Учебно-методическое пособие Часть 3 Технология электромонтажных работ Одобрено методической комиссией электротехнического факультета Гомель 2010 (стр. 24 из 26)
При монтаже электроустановок правилами предписано применять для проводников следующие обозначения:
– первая фаза L1 – цвет желтый;
– вторая фаза L2 – цвет зеленый;
– третья фаза L3 – цвет красный;
– нулевой рабочий проводник N – цвет голубой;
– нулевой защитный проводник РЕ – цвет желто-зеленый в полоску.
Наиболее перспективной для нашей страны является комбинированная система ТN-С-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением устройств защитного отключения УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.
В системе ТN-С-S во вводно-распределительном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник РЕN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.
Нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.
В плане обеспечения условий электробезопасности при эксплуатации электроустановки серьезной альтернативой вышерассмотренным системам заземления является сравнительно новое, но все более широко применяемое эффективное электрозащитное средство – двойная изоляция. Достижения современной химической промышленности в области производства пластиков и керамик, имеющих великолепные механические и электроизоляционные характеристики, позволили значительно расширить ассортимент электробезопасных электроприборов и электроинструментов в исполнении «двойная изоляция», при применении которых тип системы заземления в плане обеспечения условий электробезопасности не имеет принципиального значения.
Изделия в исполнении «двойная изоляция» маркируются знаком
.5.3 Разрядники, предохранители и автоматические выключатели
Грозозащитные разрядники. В процессе эксплуатации электрические сети периодически подвергаются воздействию грозовых перенапряжений. Наиболее часто ударам молнии подвергаются линии электропередачи, что приводит к перекрытиям изоляции и аварийным отключениям линий. При этом возникают так называемые набегающие электромагнитные волны, которые, распространяясь по линии со скоростью, близкой к скорости света, доходят до подстанции и могут вызвать опасные перенапряжения и повреждения изоляции электрооборудования. Надёжная защита изоляции электрических установок не может быть осуществлена только с помощью заземлённых молниеотводов. В качестве дополнительной меры защиты от перекрытия или пробоя применяют грозозащитные разрядники. В настоящее время применяется два типа грозозащитных разрядников – трубчатые, устанавливаемые в основном на линиях электропередачи, и вентильные, предназначенные для защиты подстанционной изоляции.
Трубчатый разрядник состоит из газогенерирующей трубки, стержневого и кольцевого электродов и двух промежутков – внутреннего (дугогасящего) и внешнего. При набегании волны атмосферного напряжения оба промежутка пробиваются и импульсный ток отводится в землю. После окончания импульса через разрядник проходит рабочий (сопровождающий ток промышленной частоты – ток однофазного короткого замыкания. Высокая температура дуги переменного тока во внутреннем промежутке вызывает интенсивное выделение газов, устремляющихся к открытому концу трубки (продольное дутьё). В результате этого при первом же переходе рабочего тока через нулевое значение дуга гаснет, разрывая цепь провод –земля. Срабатывание разрядника сопровождается резким звуком и выхлопом раскалённых газов. Материал трубки – фибробакелит или винипласт выделяет при нагреве хлор, способствующий гашению дуги.
Основными элементами вентильного разрядника являются многократный искровой промежуток, шунтированный строго калиброванными карборундовыми сопротивлениями, и включённое последовательно с ним нелинейное сопротивление, называемое рабочим. Набегающая волна атмосферного перенапряжения вызывает пробой искрового промежутка с последующим резким падением «срезом» напряжения на изоляции. Проходящий через разрядник импульс тока создаёт на рабочем сопротивлении так называемое остающееся напряжение, величина которого неизменна при различных значениях импульсного тока. Это происходит благодаря способности рабочего сопротивления резко менять своё значение в зависимости от напряжения, обеспечивая пропускание очень больших токов при высоком напряжении и весьма малых при нормальном напряжении. Рабочее сопротивление разрядника выполняют в виде вилитовых дисков. Вилит – материал, получаемый при спекании карборундового порошка SiC и связующего материала (жидкое стекло) при температуре 300 ºС. В результате спекания на границе карборундовых зёрен образуется запорный слой, обладающий вентильным эффектом. После окончания процесса ограничения перенапряжения и отведения тока в землю, напряжение на разряднике снижается до величины рабочего. Благодаря вентильным свойствам вилита сопровождающий ток резко снижается и при переходе через нулевое значение гасится на искровом промежутке.
В последнее время на вновь строящихся и реконструируемых объектах рекомендуется вместо вентильных разрядников применять нелинейные ограничители перенапряжений типа ОПН (3–750 кВ). В них отсутствуют искровые воздушные промежутки, а специальный керамический резистор на основе оксида цинка ZnO, обладающий высоконелинейным сопротивлением, позволяет при рабочем напряжении пропускать ток утечки не более 1 мА, а при импульсных перенапряжениях – разрядный ток до 100 кА. Нелинейный ограничитель перенапряжений наряду с грозозащитной функцией эффективно ограничивает коммутационные и резонансные перенапряжения в электроустановках. При замене вентильных разрядников, нелинейные ограничители перенапряжений устанавливаются в тех местах, где были установлены разрядники. Для подстанций напряжением до 10 кВ рекомендуется в полной мере использовать конструктивные достоинства ограничителей, встраивая их в оборудование и применяя как опорные изоляторы для ошиновки. Тем самым сокращается расстояние от нелинейного ограничителя перенапряжений до оборудования и повышается надёжность грозозащиты.
Плавкие предохранители предназначены для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий. Они дешевы и просты по устройству. Плавкий предохранитель состоит из двух основных частей: корпуса (патрона) из электроизоляционного материала и плавкой вставки. Концы плавкой вставки соединены с клеммами, с помощью которых предохранитель включается в линию последовательно с защищаемым потребителем или участком цепи. Плавкая вставка выбирается с таким расчетом, чтобы она плавилась раньше, чем температура проводов линии достигнет опасного уровня или перегруженный потребитель выйдет из строя.
По конструктивным особенностям различают пластинчатые, патронные, трубочные и пробочные предохранители. Сила тока, на который рассчитана плавкая вставка, указывается на ее корпусе. Оговаривается также максимально допустимое напряжение, при котором может использоваться предохранитель. Для гашения электрической дуги, возникающей при разрыве тока, плавкие вставки могут помещаться в корпус из фибры или засыпаться песком.
Основной характеристикой плавкой вставки является зависимость времени ее перегорания от тока. Эта кривая снимается экспериментально: берется партия одинаковых предохранителей, которые последовательно пережигаются при разных токах. Замеряются время, по истечении которого вставка перегорает, и ток, проходящий через вставку. Каждому току соответствует определенное время перегорания вставки.
Автоматические выключатели, в просторечье – автоматы, предназначены для применения в электрических цепях переменного тока, защиты при перегрузках и токах короткого замыкания, пуска и остановки асинхронных электродвигателей и обеспечения безопасности изоляции проводников. Также могут использоваться для нечастых оперативных включений и отключений указанных цепей.
Конструкция автоматического выключателя. Части автоматического выключателя:
– механизм управления;
– электромагнитный и тепловой расцепители;
– дугогасительная камера и т. д.
Чаще всего автоматические выключатели имеют два типа защиты: тепловую (выполнена на биметаллической пластине), предназначенную для защиты от длительных токовых перегрузок, и динамическую (выполнена на электромагнитной катушке) – для защиты от токов короткого замыкания. Контактная система состоит из неподвижных контактов, закрепленных на корпусе, и подвижных контактов, шарнирно насаженных на полуоси рычага механизма управления, и обеспечивает, как правило, одинарный разрыв цепи. Дугогасительное устройство устанавливается в каждом полюсе выключателя и предназначается для локализации электрической дуги в ограниченном объеме. Комбинированные зажимы из посеребренной меди и анодированной стали обеспечивают надежный контакт с медными и алюминиевыми проводниками сечением от 1 до 25 мм2.
Автоматические выключатели имеют такую конструкцию механизма управления и механизма свободного расцепления, что во время включения замыкание контактов происходит мгновенно независимо от скорости движения рукоятки управления. Установленная металлическая пластина на боковой стенке в районе размыкающихся контактов предохраняет корпус от прогорания. При изготовлении корпуса используются высококачественные негорючие материалы с высокими огнеупорными, противоударными характеристиками и обладающие высокой механической прочностью. Контактные зажимы, глубоко погруженные внутрь корпуса, обеспечивают высокую степень безопасности при случайном прикосновении человека к корпусу прибора. Биметаллическая пластина соединена с механизмом свободного расцепления без люфта, что улучшает чувствительность прибора на её изгиб.