Схемы защиты от однофазных коротких замыканий

Механизмы поражений электрическим током различны и зависят от условий происхождения. Каждому механизму соответствуют свои критерии опасности значения тока, напряжения, продолжительности воздействия тока, сопротивления тела человека, направление протекания тока.

Сопротивление тела человека зависит от множества факторов и может быть значительно меньше или больше, принятых в ГОСТ 12.1.038-82. При напряжении 220В в теле происходит пробой кожаного покрова. Протекание тока через тело человека зависит от сопротивления человека и удельного сопротивления грунта, который зависит от сезона года. Таким образом, ГОСТ 12.1.038-82 не отражает всех возможных критериев опасности и поэтому учет сопротивления человека и грунта могут привести к неправильным решениям.

В гл.1.7 ПУЭ допустимое время автоматического отключения при напряжении 220В и рабочем токе 32А принято 0,4с, при рабочем токе больше 32А допустимая время составляет — 5с без всяких обоснований.

Допустимое напряжение прикосновения и продолжительность воздействия в ГОСТ 12.1.038-82 и ПУЭ существенно отличаются друг от друга.

Приведенное в ГОСТ 12.1.038-82 значения токов фактически представляет собой критерии электробезопасности,> найденные экспериментально с учётом массы тела. Это — пороговые значения фибрилляционных токов, обеспечивающие при случайном прикосновении вероятность возникновения фибрилляции сердца, которая равна 0,14%.

ГОСТ 12.1.038-82 предписывает проектировать способы и средства защиты людей при взаимодействии их с электроустановками, ориентируясь на приведённый критерий. Однако, наиболее распространённым является рефлекторный механизм поражения [3, 4], при котором напряжение 12 В смертельно опасно в одних случаях, а в других неощутимо.

Действие рефлекторного механизма получение электротравмы переводит центральную нервную систему из нормального состояния в такое, какое бывает при глубоком сотрясении мозга.

Для защиты от таких токов необходимо ускорить отключение повреждения.

Одним из способов ускорения отключения повреждённого участка является защита, выполняемая с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности и токового реле, с действием на расцепитель автоматического выключателя, установленного на присоединении.

Защитное отключение при однофазном коротком замыкании (ОКЗ) на корпус или нейтральный проводник может быть осуществлено расцепителем нулевого напряжения или независимым расцепителем. На рис.1 приведена схема защиты от ОКЗ с независимым расцепителем нулевого напряжения автоматического выключателя QF1. При ОКЗ срабатывает токовое реле КА1, подключаемого к трансформатору тока нулевой последовательности ТА-N (ТТНП), который охватывает силовой кабель. Токовое реле своим контактом КА1.1 размыкает цепь питания расцепителя нулевого напряжения QF1. Расцепитель также отключает автоматический выключатель при снижении напряжения до 0,3 номинального значения напряжения независимого от действия защиты.

Рис. 1. Схема защиты от однофазных КЗ с воздействием на расцепитель нулевого напряжения автоматического выключателя

Схему рекомендуется применять на отходящих линиях, неселективное отключение которых допустимо при внешних коротких замыканиях (КЗ).

На рис.2 приведена схема защиты от ОКЗ с использованием независимого расцепителя QF1 автоматического выключателя. При ОКЗ срабатывает реле КА1, которое своим контактом включает реле KL1. После замыкания контакта KL1.1 включается независимый расцепитель QF1.

Рис. 2. Схема защиты от однофазных КЗ с воздействием на независимый расцепитель автоматического выключателя

Питание цепей управления осуществляется от независимого источника переменного или постоянного тока. Схему рекомендуется применять на отходящих линиях, для которых недопустимо отключение при внешних КЗ. Ток срабатывания реле КА1 определяется при наладки из условий отстройки от тока небаланса в нормальном режиме.

В отличие от устройств защитного отключения с автоматическим выключателем защита от ОКЗ с использованием ТТНП действует не только при замыкании на корпус, но и при замыкании на нейтральный проводник благодаря протеканию тока ОКЗ в ТТНП через фазный проводник и дважды через нейтральный проводник.

Выводы:

ГОСТ 12.1.038-82 и ПУЭ не могут отразить всего многообразия воздействия травмирующих ситуаций. Однако, ускорение отключения повреждённого участка при недостаточном быстродействии защитного аппарата может быть осуществлено защитой, выполняемой с использованием трансформатора тока нулевой последовательности и реле тока, действующего на расцепитель автоматического выключателя.

Литература:

1. ГОСТ 12.1.038-82 с изменениями. Предельно допустимое значение напряжения прикосновения и токов.
2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
3. Куликов В.Н. К вопросу о допустимых уровнях кратковременного воздействия на человека электрических токов и напряжений промышленной частоты / / Промышленная энергетика. — 2006, №1.
4. Куликов В.Н. Основные механизмы поражения человека электрическим током / / Промышленная энергетика. — М.: Энергоатомиздат. — 2006, №12.