В данной работе рассматриваются вопросы, касающиеся опасно сти для людей и имущества, возникающей в случае повреждения изо ляции в электроустановке. Большое внимание уделяется системам заземления электроустановок и бесперебойности электроснабжения.
Анализируются три основных типа системы заземления, которые используются в той или иной мере во всех странах мира и соответствуют стандартам IEC 60364.
Каждая из систем заземления рассматривается с точки зрения ее эффективности (в части обеспечения безопасности и надежности электроснабжения).
Ни одна из этих систем заземления не является «в целом плохой» и все системы обеспечивают безопасность людей. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки и поэтому при выборе типа системы заземления владелец электроустановки должен руководствоваться своими интересами, не нарушая, однако, предписаний действующих нормативных документов.
Читателям, интересующимся практикой применения систем зазем ления в разных странах и их эволюцией, рекомендуется ознакомиться с нашими дальнейшими публикациями.
В настоящее время в соответствии со стандартами IEC 60364 и стан дартом Франции NF C 15100 используются три типа системы заземления:
- система TN - открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземленной нейтрали источника питания;
- система TT - открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю, являющимся независимым от за землителя нейтрали источника питания;
- система IT - открытые проводящие части электроустановки при соединены к заземлителю, а нейтраль источника питания изоли рована или заземлена через достаточно высокое сопротивление.
Назначение этих трех систем заземления в отношении защиты людей и имущества одинаково и состоит в обеспечении условий для осуществления управления ситуацией, возникающей в результате повреждения изоляции. Все указанные системы заземления считаются равноценными с точки зрения защиты людей при косвенном прикосновении. Однако они не равноценны с точки зрения обеспечения надежности (безотказности, ремонтопригодности) системы электроснабже ния электроприемников низкого напряжения.
Требования к значениям показателей надежности электроснабже ния промышленных предприятий и объектов гражданского назначения, которые могут быть вычислены, постоянно ужесточаются. Кроме того, все более важную роль в вопросах обеспечения надежности электро снабжения играют системы контроля и управления технологическими процессами и системы управления распределением электроэнергии. Эта эволюция требований в отношении к надежности электроснабжения оказывает влияние и на выбор типа системы заземления.
Следует также помнить, что сохранение работоспособности рас пределительной сети путем отключения потребителей с поврежденной изоляцией оказалось возможным, когда появились первые системы заземления.
Для обеспечения защиты людей и бесперебойного электроснабжения токоведущие части электроустановок изолируют от конструкций, соединенных с землей. Изоляция осуществляется за счет:
- использования изоляционных материалов, покрывающих токоведущие части;
- дистанцированием, которое обеспечивается наличием проме жутка в газовой среде (например, воздухе) и требуемой длиной пути утечки изоляции.
Уровень изоляции характеризуется определенными величинами напряжений, которые в соответствии со стандартами не должны приво дить к нарушению работоспособности новых изделий и оборудования:
- выдерживаемым наибольшим напряжением;
- выдерживаемым напряжением грозовых разрядов (импульсы 1,2/50 мкс);
- выдерживаемым в течение одной минуты напряжением промышленной частоты.
Например, для распределительных шкафов низкого напряжения PRISMA:
- выдерживаемое наибольшее рабочее напряжение 1000 В;
- выдерживаемое импульсное напряжение 12 кВ.
Для нового электрооборудования, изготовленного надлежащим образом согласно соответствующим стандартам, риск возникновения повреждения изоляции крайне мал, но степень этого риска по мере увеличения срока службы электроустановки возрастает. В процессе монтажа и эксплуатации электрооборудование подвергается влиянию различных агрессивных факторов, уменьшаю щих срок службы изоляции и повышающих вероятность ее повреждения, которые возникают из-за воздействия:
а) при монтаже - повреждений механического характера;
б) при эксплуатации:
- токопроводящей пыли;
- термического старения изоляции вследствие повышенной температуры (климатическое воздействие; слишком большое количество кабелей в канале; недостаточная вентиляция в местах, где она требуется; гармонические составляющие тока; сверхтоки и т. п.);
- электродинамических сил, возникающих при коротких замыканиях, которые могут повредить электрооборудование или умень шить изолирующий промежуток;
- коммутационных и грозовых перенапряжений;
- перенапряжений промышленной частоты, вызванных поврежде ниями изоляции в сети среднего напряжения.
Обычно к повреждению изоляции приводит сочетание указанных причин.
Повреждение может произойти:
- либо между токоведущими частями, что приводит к междуфазному короткому замыканию;
- либо между токоведущей частью и открытой проводящей частью или землей. Ток замыкания при таком повреждении представляет собой ток нулевой последовательности и протекает через за щитный проводник (РЕпроводник) и (или) землю.
Системы заземления, как правило, имеют отношение к замыканиям на открытую проводящую часть или землю, которые возникают в большинстве случаев в электроприемниках или питающих их линиях.