Для обеспечения безопасности персонала в электрических сетях системы заземления IT используют непрерывный контроль сопротивления изоляции.
Системы непрерывного контроля изоляции необходимы для многих типов электроустановок, в которых перерыв питания при одиночном повреждении изоляции нежелателен или недопустим*.
Примером таких установок являются операционные и палаты интенсивной терапии в больницах; производства с непрерывными технологическими процессами, чувствительными к перерыву электроснабжения, такие как химические предприятия, шахты, корабли, установки управления и контроля.
В ЭС системы заземления IT двойное замыкание отключается устройством защиты от сверхтока. В общем случае, устройства защитного отключения не эффективны для таких ЭС, поскольку токи повреждения не отличаются от нагрузочных токов, и УЗО-Д не будут работать, т.к. не будет разности токов (рис.8).
* Маньков В.Д., Заграничный С.Ф. Виды защит, обеспечивающие безопасность эксплуатации электроустановок (в трех частях). Часть 3. Защита при нарушении режимов работы ЭУ. Справочное пособие. – 2011. – 128 с.
Рис.8. Схема электрической сети с системой заземления IT, с постоянным контролем изоляции и применением УЗО-Д
Рассмотрим более подробно эффективность использования УЗО-Д в ЭС системы заземления IT. В настоящее время среди специалистов нет единого мнения относительно эффективности применения УЗО-Д в рассматриваемых сетях.
Для того чтобы избежать отключений, уставка УЗО-Д должна быть в два раза выше тока замыкания при единственном повреждении изоляции на линейной стороне УЗО-Д. Распределение тока повреждения в этом случае представлено на рис.9. Часть тока утечки при единственном повреждении изоляции на линейной стороне УЗО-Д, которая может вызвать отключение УЗО-Д, является векторной суммой токов, называемой «разностным током» (рис.9).
Для того чтобы избежать нежелательных отключений, могущих быть вызванными грозовыми и коммуникационными перенапряжениями, должны быть использованы УЗО-Д с выдержкой времени. Их уставка должна быть принята равной 300 мА для исключения нежелательных отключений при единственном повреждении фазной изоляции линии. Это означает, что для предельно допустимого напряжения при повреждении изоляции – 50 В наибольшее значение сопротивления растеканию заземляющего устройства должно быть
R = 50 В / 3,000 А = 167 Ом.
Рис.9. Протекание токов в ЭС системы заземления IT при повреждении изоляции ТВЧ сети и замыкании на землю
Единственное повреждение изоляции между фазным проводником установки и землей, как правило, будет вызывать срабатывание УЗО-Д. В случае, когда ток единственного повреждения будет недостаточным для срабатывания УЗО-Д, опасность поражения будет меньше.
При двойном повреждении изоляции защита будет обеспечиваться устройством защиты от сверхтока. Для уменьшения потенциала ОПЧ и СПЧ при повреждении изоляции, все защитные проводники должны быть присоединены к главной шине уравнивания потенциалов (главной эквипотенциальной шине).
Защита от повреждения изоляции может быть обеспечена применением УЗО-Д в системе IT, например, в трехфазной системе напряжением 220 В, при условии выполнения следующих правил:
а) использование УЗО-Д с установкой порядка 300 мА с выдержкой времени для защиты всей электроустановки;
б) все защитные проводники должны быть присоединены к главной уравнивающей шине (главной эквипотенциальной шине);
в) в пределах одной электроустановки не должны использоваться отдельные (автономные) заземляющие устройства, не связанные между собой.
Дополнительная защита может быть предусмотрена для защиты от прямого контакта с токоведущими частями. Однако, в системе IT практически не возможно обеспечить защиту с помощью дополнительных УЗО-Д с током уставки 30 мА и менее.
На рис.10 показан путь тока, протекающего через человека, коснувшегося токоведущих частей.
Как показано на рисунке, ток стекает в землю и далее распределяется по всей системе. Только часть тока, протекающего через человека, проявляется в качестве разностного тока, воздействующего на УЗО-Д – это та часть, которая возвращается к источнику через емкость проводников питающих линии. Другая часть тока, возвращающаяся к источнику через емкостную проводимость проводников со стороны нагрузки, не оказывает влияние на УЗО-Д.
В системе IT ток через человека, касающегося токоведущих частей, всегда больше разностного тока, улавливаемого УЗО-Д, и поэтому защитно–отключающее устройство дифференциального типа может не сработать даже тогда, когда ток через тело человека смертельно опасен (рис.10).
Защита от поражения электрическим током при прямом контакте становится эффективной, если проводимость между проводниками и землей с линейной стороны УЗО-Д будет значительно больше соответствующей проводимости со стороны нагрузки.
Для обеспечения требуемой безопасности в ЭС системы заземления IT ЭУ должна быть изолирована от земли или связана с ней через достаточно большое сопротивление.
В случае первого замыкания на открытые проводящие части ток замыкания недостаточен для срабатывания защитного устройства. Во избежание вредных физиологических воздействий на человека при прикосновении к одновременно проводящим частям должны быть приняты меры на случай возникновения замыкания второй фазы.
Открытые проводящие части должны быть заземлены отдельно, группами или все вместе.
Если для обнаружения первого замыкания на открытые проводящие части или на землю предусмотрено устройство контроля изоляции, то это устройство должно подавать световой и/или звуковой сигнал. Рекомендуется устранять первое замыкание в кратчайший срок.
После появления первого замыкания условия отключения питания при втором замыкании зависят от того, как соединены открытые проводящие части с заземлителем.
а) При индивидуальном или групповом заземлении открытых проводящих частей требования по защите указаны ниже.
Все открытые проводящие части, защищенные одним защитным устройством, должны присоединяться защитным проводником к одному заземляющему устройству.
Должны выполняться следующие условия:
RΣ · IСР ≤ 50 [В],
где RΣ
RΣ – cуммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника;
IСРIСР
IСР – ток срабатывания защитного устройства.
Если защитное устройство является устройством защитного отключения и реагирует на дифференциальный ток, то под IСР подразумевается уставка защитного устройства по дифференциальному току IСРIСРIΔН.
Если защитное устройство – устройство защиты от сверхтока, то оно должно быть:
– либо устройством с обратно зависимой токо-временной характеристикой и IСР – значение тока, обеспечивающее время срабатывания устройства не более 5 с;
– либо устройством с отсечкой тока и тогда IСР – уставка по току отсечки.
б) Когда связь с землей открытых проводящих частей осуществляется посредством соединения с защитным проводником для обеспечения защиты должно быть выполнено условие:
ZЗ ≤ √3 UФ / (2·IСР),
где U0U0UФ – значение фазного напряжения;
U0U0ZЗ – полное сопротивление цепи замыкания;
IСРIСРIСР
IСР – ток срабатывания защитного устройства за время отключения t, указанное в табл.3.
Таблица 3
Наибольшее время отключения для сетей систем IT (двойное замыкание)
|
Номинальное напряжение установки U0, В
|
Время отключения t, с
|
|
120
|
0,8
|
|
230
|
0,4
|
|
400
|
0,2
|
|
600
|
0,1
|
В системах IT могут применяться:
– устройства контроля изоляции;
– устройства защиты от сверхтока;
– устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток.
ЧОУ ДПО "Научно-Технический центр "Аксиома Электро"
