Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza






PROTECTIA IMPOTRIVA ELECTROCUTARII IN RETELE SI INSTALATII ELECTRICE DE JOASA TENSIUNE

tehnica mecanica











ALTE DOCUMENTE

3D
Analiza tensiunlor si deformatiilor prin metoda elementelor finite
Mixer
Manual ATC pentru mecanicii de tren pentru BM2 si BM21
ASPECTE LEGISLATIVE TELEFOANE SI RADIATII
MASURAREA PUTERI ACTIVE IN CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV TRIFAZAT CU TREI CONDUCTOARE PRIN METODA CELOR DOUA WATTMETRE
Materiale de sudare pentru aliaje usoare (aluminiu si magneziu)
A.E.N. Puntea Integrata
Definirea conditiilor de autopropulsare
Calculul echipamentului de injectie


PROTECŢIA IMPOTRIVA ELECTROCUTĂRII ĪN REŢELE sI  INSTALAŢII ELECTRICE DE JOASĂ TENSIUNE

17.1. CONSIDERAŢII GENERALE.

Īn toate domeniile de activitate, electricitatea a devenit un ajutor indispensabil pentru om. Īn afara avantajelor deosebite pe care le ofera, electricitatea prezinta īnsa si pericolul electrocutarii (soc electric fatal [8]), daca nu se aplica masurile corespunzatoare de protectie. Primul accident mortal prin electrocutare īnregistrat de statistici a avut loc īn 1780, pe yachtul rusesc "Livadia" cānd un fochist a atins dulia aflata sub tensiune a unui corp de iluminat [27]. De atunci, mii de oameni au cazut victime atingānd elemente care se aflau normal sub tensiune sau care au intrat accidental īn legatura cu astfel de elemente datorita unor defecte de izolatie, datorate efectului patofiziologic (soc electric) care apare la trecerea unui curent electric prin corpul omului sau prin corpul unui animal.

Din nefericire, nici un organ senzorial al omului nu poate sa detecteze o tensiune electrica si sa puna omul īn garda īmpotriva atingerii elementelor aflate sub tensiune. Pentru a īntelege mai bine efectul curentului electric se impun cāteva precizari. Īn cazul īn care un muschi oarecare al unei fiinte vii este parcurs īn sens longitudinal de un curent, el tinde sa se contracte, daca curentul depaseste o anumita valoare si o anumita panta (di/dt). Aceasta constatare este valabila si pentru muschiul cardiac, care īnsa, se deosebeste foarte mult de ceilalti muschi, prin faptul ca īn el se induce permanent o tensiune necesara pentru functionarea normala a cordului. Cordul constituie deci un dipol electric, a carui tensiune are drept consecinta, īn mod natural, producerea unui cāmp electric īn corp.

Diferenta de potential īntre doua puncte ale corpului omenesc, alese īn mod arbitrar, se poate ilustra īn mod intuitiv prin intermediul electrocardiogramei; marimea absoluta a acestei diferente de potential variaza īntre 1 si 1,6mV, iar frecventa variaza īntre 1,1 si 1,3 Hz. Daca cordului i se aplica o tensiune exterioara, sistemul de comanda

si de propagare a excitatiilor, poate fi perturbat astfel īncāt functionarea normala a diferitelor zone ale cordului sa fie perturbata.

Sensibilitatea omului fata de curentul electric, difera extrem de mult de la un individ la altul. Spre exemplu, pe un lot de 50 de persoane sanatoase, barbati, cu vārsta īntre 19 si 39 de ani, s-au facut masuratori pentru caile de curent care intervin cel mai frecvent īn practica. A rezultat ca pentru 5% din aceste persoane, curentul de 0,7mA este perceptibil, pe cānd altele reprezentānd acelasi procentaj nu au avut nici o senzatie, chiar si la o valoare de 4,2mA. La femei valorile sunt cu cca. 30% mai mici.

Efectele electrocutarii sunt determinate de intensitatea curentului. Limitele curentilor suportabili au fost stabilite pe baza datelor experimentale; se considera ca        nepericulos curentul alternativ de frecventa industriala cu valoarea mai mica de 10mA si curentul continuu cu valoarea mai mica de 50mA.

La valori de peste 50mA (curent continuu sau alternativ) se poate produce īncetarea functiilor vitale, prin afectarea sistemului nervos sau datorita fibrilatiei inimii. Conceptul de curent nepericulos este utilizat pentru a defini acel curent de sub actiunea caruia omul se poate elibera prin forte proprii.

Reprezentarea grafica a variatiei curentilor fig.17.1. ce trec prin om īn functie de durata de actiune a acestora, pune īn evidenta faptul ca intensitatea curentului nu poate fi considerata ca singura marime fizica raspunzatoare de producerea fibrilatiei inimii, nici chiar īn faza sensibila a inimii. In aceeasi masura, de declansarea fenomenelor specifice trecerii curentului prin organism, este raspunzator si timpul.

Urmarind curbele care separa valorile curentilor se definesc urmatoarele domenii:

- domeniul nepericulos I;

- domeniul valorilor la care poate avea loc oprirea respiratiei si chiar aparitia fibrilatiei inimii, daca timpul de trecere este mare II;

- domeniul valorilor de curenti mortale III.

Relatia curent-timp, efecte globale, este redata īn tabelul 17.1. (privind efectele curentului electric asupra organismului uman, dupa Beintkerw [28] ).


                           Fig. 17.1.

                                                                                 Tabelul 17.1.

Categoria

Curentul

Timpul de trecere a curentului

Efectele produse

I

25mA

nedefinit

Cresterea usoara a presiunii sāngelui, usoara tetanizare a mu&# 939i87j 351;chilor respiratori. Nu se semnaleaza urmari vatamatoare pentru sistemul circulator si inima.

II

25-80mA

25-30 s

Cresterea presiunii sāngelui. Dereglarea respiratiei. Opri-rea momentana a inimii avānd ca urmare o functionare neregulata a inimii. Trecerea la fibrilatia inimii.

III

80mA-5A

0,1-0,3 s

Fibrilatia ireversibila a inimii.

IV

3-8A

nedefinit

Oprirea circulatiei sāngelui si a inimii cu neregularitati. Oprirea circulatiei sāngelui si a inimii cu neregularitati consecutive īn functionarea inimii pe durate lungi ca īn cazul categoriei a II-a; cresterea presiunii sāngelui īn timpul trecerii curentului; īmbolnavirea muschilor respiratori, arsuri.

Comparānd sensibilitatea omului la curent continuu cu cea la curent alternativ, se constata ca la curent continuu nu apar convulsii si ca pot fi suportati curenti avānd o

valoare de 3 ori mai mare decāt īn cazul curentului alternativ.

Īn concluzie, marimea electrica ce provoaca electrocutarea este curentul electric.

Īn figura 17.2. este prezentata variatia valorilor de prag ale curentilor alternativi sinusoidali īn functie de frecventa.

Minimul intensitatii de prag este apropiat de frecventa uzuala de 50 Hz. Asadar, corespunde cu constatarea ca, frecventele industriale sunt cele mai periculoase īn ceea ce priveste producerea de excitatii. De fapt, minimul este mult mai larg 10 600 Hz.

Adaugānd la aceasta constatare faptul ca īn domeniul 600-1000 Hz, intensitatea de prag nu depaseste cu mai mult de 50% valoarea intensitatii de prag īn domeniul

Fig. 17.2.

frecventelor 10-600 Hz, se poate considera ca periculos, din punct de vedere al producerii de excitatii, domeniul de frecvente 5-1000 Hz. Pericolul de electrocutare scade cu cresterea frecventei curentului. Un curent de 500 KHz provoaca arsuri, dar nu paralizeaza inima sau aparatul respirator.

In ceea ce priveste tensiunea, la valori mai mari ale acesteia de 450 V, urmarile actiunii curentului electric determinat de aceste tensiuni pentru organismul uman sunt la fel de grave indiferent de natura curentului. La aceasta tensiune are loc strapungerea

pielii si ca urmare, rezistenta conductorului intercalat īn circuit -omul- este aceeasi si pentru curentul continuu si pentru curentul alternativ, ceea ce determina o aceeasi valoare a curentului si deci acelasi grad de pericol.

Se constata ca, desi pe masura ce valoarea tensiunii creste, totusi influenta curentului continuu asupra acestui fenomen se manifesta de la valori mai mari decīt īn cazul curentului alternativ. Aceasta constatare a determinat echivalente din punct de vedere al pericolului, exprimate prin tensiuni corespunzatoare naturii curentului (tab.17.2.).

                                                                                         Tabelul  17.2.

Gradul de pericol

1

2

3

Curent continuu, V

42

108

120

Curent alternativ, V

12

36

42

Gradul de pericol este notat cu 1,2,3,. pentru un anume pericol (1), o retea de curent continuu de 42 V este echivalenta din acest punct de vedere cu o retea de curent alternativ de 12 V.

17.2. POSIBILITĂŢI DE ELECTROCUTARE.

17.2.1. Conditii īn care se produce electrocutarea.

Electrocutarea se produce cānd corpul omenesc se interpune īntre doua puncte aflate la tensiuni diferite si daca prin el se īnchide un circuit electric.

Pot exista doua situatii:

a)corpul omenesc se interpune īn serie īntr-un circuit electric, fig.17.3.

           Ih  =Uh/ Rh = U / (Z1  + Rh)                   (17.1.)

b)corpul omenesc se interpune īn paralel īntr-un circuit electric, fig.17.4.

Ih = Uh / Rh    Rh >> Z2                           (17.2)

Fig. 17.3.                                            Uh = Z2 * I                                             (17.3)

Reprezentarea situatiilor īn care poate interveni electrocutarea se face pe seama urmatoarelor conventii:

- corpul omenesc este reprezentat printr-o rezistenta echivalenta Rh, iar punctele de contact cu elementele sub tensiune, se indica prin sageti;


                                                Fig. 17.4.                                  

- se reprezinta numai secundarul transformatorului retelei cu tensiunea de faza Uf;

- īn retele cu neutrul legat la pamānt, rezistenta prizei de pamānt de exploatare (de legare la pamānt a neutrului transformatorului din postul trafo) este notata cu r0;

- rezistenta instalatiei de legare la pamānt a utilajelor este reprezentata prin rezistenta echivalenta Rp;

- intensitatea curentului care trece prin corpul omenesc īn caz de electrocutare se noteaza cu Ih.

Aplicarea unei tensiuni pe o portiune a corpului omenesc, se poate produce ca urmare:

a)a unei atingeri directe - adica se atinge o parte a unei instalatii care īn mod normal se afla sub tensiune;

b)a unei atingeri indirecte - adica se atinge o parte a unei instalatii care īn mod normal nu se afla sub tensiune, dar care accidental poate fi pusa sub tensiune (carcase, etc.);

c)atingerea simultana a doua puncte de pe sol, aflate la tensiuni diferite - tensiune de pas.

17.2.2. Atingerea directa.Tensiunea ce se poate prelua īn urma unei atingeri directe depinde si de tipul retelei electrice, care poate fi cu neutrul legat la pamānt sau izolat fata de pamānt, conform STAS 12604/85.

17.2.2.1. Atingerea directa īntr-o retea trifazata cu neutrul legat la pamānt (fig.17.5.) determina un curent prin corpul omenesc cu valoarea:

Ih = Uf / Rh + r0                                                  (17.4.)

Fig. 17.5.

Deoarece r0<<Rh relatia (17.4.) devine:

                                       Ih = Uf / Rh =                                              (17.5.)

Deci pentru tensiunea de faza U=220 V, rezulta Ih=220 mA, mult superioara valorii admise.

Pericolul poate fi redus prin cresterea Rh, adica prin izolare suplimentara, fata de pamānt, fie utilizānd un covor electroizolant din cauciuc, fie folosind manusi si cizme electroizolante.

Valoarea rezistentei echipamentului electroizolant pentru care se obtin curenti nepericulosi rezulta din:

                             Ih = 220 / (Rh Rs)  ≤ 0.01 A                                                (17.6)

                                      de unde: Rs = ( Uf * 0.01* Rh ) / 0.01                             (17.7.)

pentru U=220 V => Rs=21000Ω.

17.2.2.2. Atingerea directa īn cazul retelelor trifazate cu neutrul izolat fata de pamānt (fig.17.6.), determina dezechilibrarea retelei, punctul neutru capata un potential U0 fata de pamānt, iar tensiunile de faza devin:


                                             Fig. 17.6.

 U'1= U1-U0                                                  

U'2= U2-U0                                                                                 (17.8.)

U'3= U3-U0

Conform legii Ia a lui Kirchoff:

I1+I2+I3+Ih=0                                                (17.9.)

Considerānd rezistentele de izolatie ale fazelor egale r1 = r2 = r3 = r si īnlocuind relatiile (17.8.) īn (17.9.), rezulta:

                                                     (17.10)

Deoarece sistemul trifazat de tensiune al sursei ramāne practic simetric:

U1+U2+U3=0

Rezulta:                                                                                        (17.11)

si ca urmare, expresia analitica a curentului care trece prin corpul omenesc este:                                                  (17.12)

Sau     :                                                                                (17.13)

Pentru Rh=1000Ω, din (17.12.) rezulta r>63KΩ

Valorile rezistentelor de izolatie sunt de ordinul MΩ si ca urmare atingerile directe īn retelele electrice cu neutrul izolat sunt nepericuloase.

Pericolul mare īntr-o retea cu neutrul izolat īl reprezinta atingerea directa a doua faze, ce se poate produce daca o faza cade la pamānt si este atinsa accidental alta faza.

In acest caz:

                  Ih=Uh/Rh=380/1000=0,38 A=380 mA>>10 mA                        (17.13'.)

17.2.3. Atingerea indirecta.

Se disting si aici doua situatii:

- atingerea indirecta īntr-o retea cu neutrul legat la pamānt;

- atingerea indirecta īntr-o retea cu neutrul izolat.

17.2.3.1 Atingerea indirecta īntr-o retea cu neutrul legat la pamānt.

Īn acest caz pot aparea urmatoarele situatii:

a)carcasa masinii nu este legata la pamānt (fig. 17.7.). In acest caz Uatingere=Uf si curentul prin corpul omenesc are valoarea:

                                     (17.14.)


Fig. 17.7.

b)carcasa este legata la pamānt (fig. 17.8.)

 Fig. 17.8.

Daca utilajul pus accidental sub tensiune este legat la pamānt, curentul stabilit prin om se va micsora de Rh/Rp ori, conform fig 17.4.

c)atingerea simultana a doua carcase puse accidental la Uf diferite si nelegate la pamānt (fig. 17.9.)


Fig. 17.9.

Īn acest caz omul este expus la tensiunea de linie U, iar curentul poate avea valoarea maxima de 380 mA (17.13.)

17.2.3.2. Atingerea indirecta īntr-o retea cu neutrul izolat ( fig.17.10), determina prin om un curent limitat de rezistentele de izolatie ale celor doua faze; fiind o situatie echivalenta cu cea din fig.17.6., curentul Ih va avea valoarea (17.13.).

Fig.17.10.

Īn cazul unei atingeri bifazate ( fig.17.11.) omul este expus la tensiunea de linie U, situatie similara celei din figura 17.9.


                             Fig.17.11.

17.2.4. Tensiunea de pas - atingerea simultana a doua puncte de pe sol 

                                  aflate la potentiale diferite.

Daca aplicam o tensiune U pe o rezistenta R, repartizarea tensiunii U pe R este liniara.

Īn raport cu un punct  de potential zero (fig.17.12.), de la locul de aplicare a tensiunii pe rezistenta spre punctul de U = 0, tensiunea scade liniar. Daca rezistenta nu va fi liniara, atunci tensiunea va avea o variatie neliniara.

r = ro * x

Ux = x* ro*I

 

         

a)                                                                                                                                             b)

Ux = (l-x) * ro* I

 


c)

 

Fig.17.12.

 
                                      

Atingerea simultana a doua puncte de pe sol aflate la potentiale diferite se poate īntālni īn cazul scurgerii unui curent īn pamānt, fie printr-o izolatie de punere la pamānt,

fie prin caderea la  pamānt a unui conductor aflat sub tensiune. Daca pe sol cade o faza, liniile de repartitie ale curentului vor fi radiale ( fig.17.13.), iar suprafata pe care se repartizeaza curentul este S = 2πx2 .

Rezistenta pe unitatea de lungime :

     R = ρ / l*S = x / γ2πx2 = 1 / γ2πx                  (17.15.)

Este invers proportionala cu suprafata S si deci scade cu distanta (x).

                                                 Fig.17.13.

Densitatea de curent scade si ea cu patratul distantei deoarece:

                                                                                               (17.16)

Rezistenta si densitatea de curent scad deci foarete mult cu distanta si devin practic nule dupa cca 20 m. Regiunea īn care densitatea de curent se anuleaza se numeste zona de potential nul.

La trecerea curentului prin sol, potentialul la suprafata are forma unei hiperbole, avānd valoarea maxima īn dreptul prizei Up = ip Ip, īn raport cu zona de potential nul.

Suprafata solului din jurul unei prize de pamānt pāna la zona de potential nul se numeste zona de influenta a prizei de pamānt.Daca se considera doua prize carora li se aplica tensiunea U (fig.17.14.) potentialele se repartizeaza sub forma de pālnie iar īn zona CD este zona de potential nul.

Daca un om se afla īn zona de infuenta a prizei A, īn punctul K si atinge cu māna punctul A, s4e expune la tensiunea de atingere :

Ua1 = UpA - UK                                       (17.17.)

                                                   Fig.17.14.

Aceasta tensiune (Ua1) devine UpA , daca omul (k) se afla īn zona de potential nul.

Daca omul se īndeparteaza de priza A si intra īn zona de influenta a prizei B, atunci tensiunea de atingere devine īn punctul F (de exemplu ) :

Ua2=UpA+UF                                      (17.17)

Tensiunea de atingere are valoarea maxima, daca punctul F se suprapime cu punctul (B) si are valoarea :

Uamax-UpA+UpB                                                    (17.19)

Tensiunea preluata īntre extremitatile picioarelorīn zona de influienta a unei prize de pamānt, se defineste ca tensiune de pas si se determina cu expresia analitica :

       (17.20)

si este variabila cu distanta x,  fata de priza.

         

            17.3. Mijloace de protectie .

Pe seama posibilitatilor de electrocutare prezentate īn subcap.17.2., īn cadrul acestui subcapitol se vor prezenta mijloacele individuale care permit evitarea unei electrocutari, evidentiindu-se de la caz la caz, aspectele de principiu care permit acest lucru.

Deoarece posibilitatile de electrocutare s-au grupat īn doua categorii principale :

atingerea directa si atingerea indirecta, īn continuare si mijloacele de protectie vor fi prezentate īn conformitate cu aceeasi grupare.

17.3.1. Mijloace de protectie īmpotriva electrocutarii prin atingcre directa.

Protectia īmpotriva electrocutarii prin atingere directa se asigura cu mijloace tehnice, iar de la caz la caz si cu masuri organizatorice.

Masurile organizatorice pentru protectia īmpotriva electrocutāru prin atingere directā, sunt urmatoarele:

a) inscriptionarea de avertizare a instalatnlor si echipamentelor electrice, sau prevederea cu placute avertizoare;

b) īntocmirea formelor de lucru, conform reglementarilor;

c) organizarea locurilor de munca si esalonarea operatiilor īn timpul lucrarilor;

d) vopsirea īn diverse culori a cailor de curent pentru usurarea identificarii polilor, a fazelor, a conductoarelor de protectie.

Mijloace tehnice folosite pentru protectia īmpotriva electrocutarii prin atingere directa sunt urmatoarele :

a) acoperirile cu materiale izolante a partilor active (izolatia de lucm) ale instalatiilor si echipamentelor ;

b) īnchideri īn carcase sau acoperiri cu īnvelisuri exterioare. Gradul de protectie minim admis pentru aparate si echipamente electrice se stabileste īn conformitate cu specificul locului de montare. Asa cum se cunoaste (cap.13.) materialele si aparatele electrice sunt caracterizate si prin gradele de protectie;

 c) īngradiri fixe;

d) īngradiri mobile;

e) protectia prin amplasare (distante mimme de protectie);

f) scoaterea de sub tensiune īn vederea efectuarii lucrārilor de īntretmere si reparatii;

g) legari la pamāiit si īn scurtcircmt direct sau prin eclatoare sau descarcatoare;

h) folosirea mijloacelor de protectie electroizolante, atāt īn cazul lucrului cu mstalatia sub tensiune, cāt si cānd este scoasa de sub tensiune. i) alimentarea la tensiune redusa;

j) egalizarea potentialelor si izolarea fata de pamānt a platformei de lucru.

Ultimile doua mijloace de protectie se pot aplica si pentru protectia īmpotriva

electrocutarii prin atingere indirecta.

17.3.2. Mijloace de protectie īmpotriva electrocntarii

                               prin atingere indirecta.

Protectia īmpothva electrocutarii pnn atmgere mdirecta se realizeaza numai prm urmatoarele mijloace tehnice ;

a) alimentarea la tensiune redusa;

b) izolarea suplimentara de protectie a echipamentului sau a amplasamentului;

c) separarea de protectie;

d) egalizarea (uniformizarea) potentialelor;

e) legarea la pamānt (priza de pamānt);

f) legarea la nul (conductorul de nul)

g) deconectarea automata a sectorului defect;

h) controlul permanent al izolatiei;

i) folosirea mijloacelor de protectie electroizolante.

Īn continuare, se vor analiza mijloacele tehnice de protectie īmpotriva electrocutarii prin atingere indirecta.

17.3.2.1. Alimentarea la tensiune redusa

Se poate aplica īn orice situatie justificata economic, fiind singurul mijloc care nu se asociaza si cu un alt mijloc de protectie pentru a se realiza un sistem de protectie.

Valorile tensiunilor nepericuloase, asa cum s-a prezentat anterior, sunt de max.

 42 V c.a. si 60 V c.c.. Aceste valori se pot obtine numai prin intermediul unor transformatoare electrice coborātoare sau de la grupuri electrogene ; reteaua electrica cu tensiune redusa este izolata fata de pamānt (simbol I).

Datorita investitiei suplimentare necesare obtmerii tensiunii reduse, acest mijloc se aplica de regula local ( de exemplu : īn subsolul blocurilor, unele echipamente medicale. etc.).

17.3.2.2. Izolarea suplimentara.

Protectia prin izolare suplimentara se bazeaza pe faptul ca intensitatea curentului ce strabate corpul omenesc scade atunci cānd impedanta electrica a circuitului electric creste :                                         Ih = U/Zh                                                  (17.21)

Un efect identic se obtine daca īn serie cu corpul omului, se introduc elemente izolatoare de protectie, cu rezistente electrice de valoare ridicata.

Izolarea de protectie are scop exclusiv de protectie īmpotriva electrocutarilor prin atingere indirecta si se aplica suplimentar fata de izolarea de lucru la utilajul electric sau la amplasamentul omului. Prin izolare de lucru se īntelege izolarea prevazuta pentru buna functionare a utilajului, corespunzatoare treptei de tensiune nominale.

Izolarea suplimentara de protectie se poate realiza prin :

- izolarea suplimentara a echipamentului electric ;

- izolarea amplasamentului īn care omul īsi desfasoara munca.

1) izolarea suplimentara a echipamentului electric se poate executa :

a) sub forma unui īnvelis izolator care acopera toate elementele metalice accesibile unei atingeri si care pot fi puse accidental sub tensiune ( exemplu -executarea carcaselor din material izolator sau acoperirea acestora cu material izolator);

b) sub forma unei izolatii intermediare īntre elementele accesibile unei atingeri indirecte si elementele care ar putea ajunge sub tensiune, de exemplu:

piese de separare si piese intermediare izolatoare, care īntrerup continuitatea electrica a arborilor. pārghiilor, carcaselor, pereti despartitori ;

c) sub forma unei izolatii īntarite, care este echivalenta cu o izolatie de protectie

 suprapusa peste cea de lucru.

2) izolarea amplasamentului omului se realizeaza introducānd elemente izolatoare īntre corpul omului si pamānt si īntre corpul omului si elementele bune conducatoare de electricitate care se gasesc īn legatura cu pamāntul situate īn raza de manipulare. In acest scop, atāt pardoseala cāt si toate elementele metalice din zona de manipulare. care sunt īn legatura cu pamāntul, se acopera cu material izolant. Valoarea rezistentei izolarii amplasamentului (Rs) rezulta din

                                                         (17.22)

de unde :

                                                 

īn care :       - U este tensiunea fata de pamānt la locul atingerii ;

- ih curentul considerat nepericulos ;

                    - Rh rezistenta corpului omenesc.

Inlocuind Ih/ Rh īn ( 17.22.') rezulta :

             Rs = Rh U/Uh- 1)                                            (17.23.)

iar conditia pentru asigurarea protectiei devine :

  Rs>Rh(U/Uh-l)                                                  (17.24)

Pentru Uh = Ua = 65V, pentru Rh = 3000Q, rezulta Rs > 7000Ω. Impunānd pentru Ih valoarea de 5 mA din aceeasi relatie rezulta Rs > 50000 Ω.

Acest mijloc de protectie este printre cele mai efīciente, deoarece necesita cheltuieli mici.

17.3.2.3. Separarea de protectie.

Asa cum s-a aratat īn par.17.2.2.2., si 17.2.3.2, atingerea directa sau indirecta, īntr-o retea cu neutrul izolat este nepericuloasa, daca rezistenta de izolatie are valoare corespunzatoare (17.12.).

Ca urmare, īn cazuri deosebite, un anumit echipament (echipamente de redresare) se poate alimenta de la o retea electrica cu neutrul izolat.

0 asemenea retea se poate constitui prin intermediul unui transformator de separare cu raport de transformare unitar. Acesta are īnfāsurarea primara racordata la reteaua electrica trifazata cu neutrul legat la pamānt (neutrul accesibil) iar secundarul sau este cu neutrul izolat si ca urmare, reteaua electrica ce o va alimenta va fi cu neutrul izolat. Daca nivelul de izolatie al acestei retele va fi corespunzator (1712), atunci atingerea directa sau indirecta, va fi nepericuloasa.

Separarea de protectie se aplica īn afara situatiei de mai sus si īn cazul utilajelor

portative, de puteri mari, care nu pot fi alimentate la tensiune redusa. De asemeni, acest rnijloc de protectie se aplica si īn domeniul constructiei de nave, unde mijloacele de protectie care necesita o legatura de protectie nu asigura siguranta necesara.

17.3.2.4. Uniformizarea potentialelor.

Acest mijloc de protectie se aplica īn zonele de lucru īn care este posibila aparitia unor potentiale de valori diferite īntre diversele echipamente sau īntre elemente de constructii aflate īn legatura cu pamāntul.

La atingerea simultana de catre corpul uman a doua elemente bune conducatoare de electricitate, aflate la potentiale diferite, apare un curent care poate fi periculos. Daca elementele atinse simultan de catre om se aduc la acelasi potential, sc īnlatura diferenta de potential ce poate determina un curent periculos.

Protectia prin egalizarea potentialelor, se utilizeaza ca masura secundara de protectie atāt īn retelele cu nulul izolat cāt si īn retelele legate la pamānt.

Protectia prin uniformizarea potentialelor se realizeaza prin intermediul imor prize de pamānt de suprafata executate din otel rotund sau lat dispuse īn patrat.

In interiorul īncaperilor, priza de egalizare a potentialelor se realizeaza sub forma unor plase īnglobate īn pardoseala de beton si conectata la instalatia de legare la pamānt din īncapere. Realizarea sub forma de plasa determina o distributie aproximativ sinusoidala a potentialului electric la suprafata solului.

17.3.2.5. Protectia prin legarea la pamānt.

17.3.2.5.1. Legarea la pamānt īn retele cu neutrul izolat.

Conform STAS 8275-87, acest mijloc de protectie este defnit ca "Schema IT". schema īn care toate partile active ale sursei sunt izolate fata de pamānt (I) sau punctul neutru al acestei surse este legat la pamānt printr-o impedanta de valoare mare, iar masele (carcasele) echipamentelor sau utilajelor sunt legate la pamānt (T).

Acest mijloc de protectie are scopul de a coborā tensiunea fata de pamānt pāna la o valoare nepericuloasa pentru toate partile metalice din instalatie, care īn mod normal nu sunt sub tensiune, dar care au capatat o tensiune īn mod accidental, ca urmare a unui defect de izolatie. Se aplica atāt īn retelele cu neutrul izolat cāt si īn retelele cu neutrul legat la pamānt.

a) - Punere monofazata la pamānt.

La priza de pamānt( cu rezistenta rp ) se leaga toate elementele unei instalatii care pot fi puse accidental sub tensiune, fig.17.15.

Pentru usurinta stabilirii expresiilor analitice se opereaza cu conductante electrice. Pe seama fig.17.15, rezulta :

                                             (17.25)

              (17.26)


            gp= 1/rp                                      

                   a)                                    b)                                   c)

Fig.17.15

Deci:

                                                     (17.27)

iar curentul de trecere prin corpul uman :

                                                (17.28)

Deoarece gp>>( g1+g2+gh) rezulta :

                                                                                         (17.29)

Īn concluzie, atingerea monofazata este nepericuloasa, daca rezistenta de izolatie

 ( r1,2 =  1/g1,2) este mare si daca rezistenta de legare la pamānt este mica ( rp = 1/gp).

b)- Punerea bifazata la pamānt a doua faze prin doua carcase legate fiecare prin rezistenta proprie la pamānt, fig17.16.

Curentul de punere la pamānt va avea valoarea (se neglijeaza rezistentele r1 si r2) :

                                                                                        (17.30.)


                                      Fig.17.16.

Tensiunile de atingere maxime pe carcasele celor doua utilaje sunt :

                                                                        (17.31.)

                                                                      (17.32.)

Pentru valori diferite ale rezistentelor de faza r1 si r2 si pentru o legatura de egalizare de valoare rc, rezistenta echivalenta a circuitului va fi (fig.17.17.) :

                                                                          (17.33.)

iar curentul are valoarea :

                                                                   Ip'=U/rech                                                (17.34.)

                                     (17.35.)

iar curentul prin pamānt Ip :

                                                                                         (17.36.)


Fig.17.17.

Ca urmare, din (17.35.) si (17.36.), rezulta :

                             (17.37.)

                                                      (17.38.)

Deci, valorile tensiunilor de atingere depind direct proportional de rezistenta rc a conductorului de legatura dintre carcase si de valoarea rezistentei de legare la pamānt.

Daca rc = ∞ atunci:

                                                                        (17.39.)

                                                                                              (17.40.)

si depind numai de valorile lui rp1 si rp2.

17.3.2.5.2. Legarea la pamānt īn retele cu neutrul legat la pamānt.

Conform aceluiasi STAS 8275-87, acest mijloc reprezinta  "schema TT",  schema īn care cel putin un punct al partilor active ale sursei este legat la o priza de pamānt, direct sau printr-o rezistenta de valoare mica ( T) , iar carcasele echipamentelor sau utilajelor electrice sunt legate la o priza de pamānt (T).

Īn acest caz, figura 17.17., la un defect de izolatie fata de carcasa [27;31], curentul de defect Id are expresia :


Fig.17.17.

                                                                  (17.41.)

Daca se poate neglija rezistenta conductorului de faza (R1) si īn lipsa atingerii indirecte ( Rh=∞), atunci :

Uf = Id(R0+Rp) = 220 V                                    (17.42.)

Respectiv :

                                                Uf = Uap + Ua0 = 220 V

Deci suma caderilor de tensiune (tensiunilor de atingere) pe cele doua prize de pamānt este o constanta. Ca urmare, daca una dintre ele se reduce la o valoare nepericuloasa (40 V), atuncicealalta are valoarea complementara īn raport cu Uf= 220V, (adica 170V) si va fi foarte periculoasa.

Aceasta constatare este motivul pentru care legarea la pamānt nu se aplica ca mijloc de protectie de baza īn retelele cu neutrul legat la pamānt.

Pentru ca tensiunea de atingere Uap sa aiba o valoare nepericuloasa, se impune ca rezistenta Rp sa aiba o valoare cāt mai mica īn raport cu Ro.

De regula, este dificil sa se obtina valori mici pentru Rp, acesta fiind un alt motiv care limiteaza aplicarea acestui mijloc de protectie īn retelele cu neutrul legat la pamānt.

Evident, aplicarea acestui mijloc de protectie, reduce pericolul unei electrocutari si prin reducerea duratei de existenta a tensiunii de atingere, la durata de actionare a aparatelor de protectie (AP, fig.17.17.) parcuse de curentul de defect Id, durata care

poate fi stabilita la mai putin de 0.2 secunde.

         17.3.2.6. Protectia prin legare la nul

Asa cum s-a aratat īn par.17.3.2.5. evitarea electrocutarii, se poate obtine prin :

- reducerea tensiunii de atingere la valori nepericuloase (sub 40 V) prin divizarea tensiunii de faza pe mai multe rezistente (Rp si Ro ; Rp si rezistenta de izolatie);

- reducerea duratei pericolului de electrocutare, prin deconecterea automata a zonei cu defect, īn intervale de timp mai mici de 0,2 secunde.

Deoarece legarea la pamānt are dezavantajele mentionate anterior, s-au cautat si alte solutii de reducere a tensiunii de atingere, corelate cu deconectarea zonei cu defect determinata de curentul de defect.

O asemenea solutie, o reprezinta legarea la NEUTRUL sistemului electric trifazat. Prin definitie (STAS 8275-87), neutrul unui sistem electric este "punctul comun al partilor active ale sursei de tensiune ale carei diferente de potential īn valori absolute, fata de fiecare conductor activ ( faza) sunt egale īn functionare normala". Conform aceluiasi normativ, nulul este " neutrul legat la o priza de pamānt printr-o rezistenta electrica neglijabila" .

Deci, īn principiu, protectia la electrocutare se asigura prin legarea la neutrul sistemului electric trifazat. Deoarece, conform aceluiasi normativ, neutrul, accesibil din considerente tehnice (accesibilitatea tensiunii de faza la receptori) se impune sa fie legat la pamānt, capata denumirea de nul.

Conform STAS 8275-87, acest mijloc de protectie este definit ca " schema TN, schema īn care cel putin punctul neutru al sursei este legat la priza de pāmānt ( T), iar masele (carcasele) utilajelor si echipamentelor electrice sunt legate la nul (N).

Prin legarea carcaselor receptoarelor la conductorul de nul (N) (care face legatura cu neutrul sistemului electric) orice defect de izolatie īntre o faza si carcasa reprezinta un scurtcircuit monofazat. Situatia este similarā cu cea din fig. 17.17., cu deosebirea ca " īntoarcerea" curentului de scurtcircuit monofazat (I<i) are loc prin conductorul de nul si

nu prin pamānt. Conform fig.17.19. legarea la pamānt a neutrului prin Ro permite expunerea, prin atingere indirecta , la caderea de tensiune de pe conductorul de nul. In acest caz, relatia (17.42) devine :

Ur=Id(rf+rN)=220V                                           (17.43.)

tensiunea la care se expune prin atingere indirecta organismul uman (Ua) are valoarea :                                                       Ua = rN Id < 40V                                      (17.44.)

Din (17.43.) si (17.44.) rezulta : Rf>4.5 rN                                                                                (17.45.)

Respectiv                                           SN>4.5Sf                                                    (17.45')

Pentru ca tensiunea de atingere sa fie nepericuloasa.

      Iar curentul prin organismul uman va fi : Ih=

Evident, asigurarea acestei conditii, prin marirea efectiva a sectiunii conductorului de nul, este neeconomica.

                                                          Fig.17.19.

Problemele protectiei prin legare la nul.

Asa cum s-a aratat, legarea la nul se foloseste ca mijloc de protectie īmpotriva electrocutarii, īn retelele īn care se impune ca neutrul sistemului electric trifazat sa fie accesibil pentru a fi accesibila tensiunea de faza, necesara alimentarii receptorilor monofazati (corpuri de iluminat su prize monofazate). Evident, de la aceste sisteme electrice, sunt alimentati si receptorii trifazati (acestia din punct de vedere tehnic, nu au nevoie de conuctorul de nul).

Protectia prin legare la nul se asigura īnsa prin legarea la conductorul de nul (N) a carcaselor tuturor receptorilor (mono si trifazati), fig.17.20.

Fig.17.20.

Ca urmare, daca īn timp ce un receptor monofazat este alimentat, conductorul de nul se īntrerupe īn amonte de acest receptor, portiunea de conductor de nul din aval de īntrerupere si ca urmare si toate carcasele legate la el, capata potentialul fazei, o eventuala atingere a oricarei carcase ( eveniment foarte posibil) fiind foarte periculoasa (deoarece neutrul este legat la pamānt prin R0).

Aceasta situatie este una din problemele protectiei prin legare la nul.

Evitarea acestei situatii, se obtine prin asigurarea niāntreruptibilitatii nulului.

Aceasta cerinta se poate asigura astfel :

- prin legarea repetata la pamānt a conductorului de nul prin rp, iar Ro va

reprezenta si cea mai apropiata legatura repetata la pamānt, fata de sursa : prin legarile repetate la pamānt se reduce si rezistenta echivalenta a caii de īntoarcere a curentului de defect, asigurānd conditia (17.45);

- deoarece īn retelele monofazate nulul de lucru ( folosit la alimentarea

receptorilor monofazati) este trecut m unele cazuri si prin aparate de protectie sau conectere si ca urmare, creste probabilitatea īntreruperii lui, se impune ca nulul folosit īn scop de protectie (PE) sa fie diferit de cel de lucru (PN) si astfel sa scada sensibil posibilitatea īntreruperii lui.

Existenta separata a PE fata de PN, se impune si din cea dea doua problema a protectiei prin legare la nul.

Deoarece īn prizele monofazate fisele de alimentare a receptorilor monofazati se pot introduce īn orice pozitie ( cele trifazate sunt unipozitionale), carcasa receptorului nu se poate lega la nulul de lucru (PN), deoarece pe una din pozitiile de introducere a fisei, carcasa ar fi conectata direct la tensiunea de faza fig. 17.21 .b.

Pentru a se evita aceasta situatie, īn urma careia carcasele tuturor receptorilor conectati la PN, ar capata potentialul fazei, s-a adoptat solutia separarii conductorului de nul de lucru (PN) de cel de nul de protectie ( PE),fig.l8.21.c. Prizele monofazate prevazute cu contact de protectie (CP) sunt astfel executate īncāt, pe fiecare din cele doua pozitii posibile de introducere a fisei (care are si ea contact de protectie bipozitional), īn prima instanta se realizeaza conectarea la PE si apoi la F si PN.

In principiu, din punct de vedere electric PN si PE sunt identice, separarea lor fiind impusa din cerinta de asigurare a neāntreruptibilitatii conductorului de nul de protectie (PE) care are rolul de protectie īmpotriva electrocutarii si īndeosebi de existenta receptorilor monofazati.

Īn conformitate cu normativele de protectie īmpotriva electrocutarii, de la caz la caz, PN si PE pot fi independente de la sursa pāna la fiecare circuit monofazat de iluminat sau prize, sau pot avea si portiuni comune, situatie īn care se marcheaza prin simbolul (PEN).

Cel mai apropiat punct dintr-o schema electrica, īn raport cu receptorii, de la care se impune separarea PN de PE īl reprezinta tabloul electric secundar ( TS), cu conditia ca īn punctul de separare a celor doua conductoare de nul sa existe o legatura repetata a acestora la pamānt. Deoarece, de regula, nu toate circuitele monofazate de prize alimenteaza receptori monofazati la care se impune asigurarea protectiei īmpotriva electrocutarii, conductorul de nul de protectie ( PE) se prevede numai pe anumite circuite ( de ex. īn locuinte circuitele pentru prizele monofazate din bucatarii si de lānga

baie sunt prevazute cu PE si sunt separate de cele similare din camerele de locuit,


                                a)                                    b)                                             c)

Fig. 17.21.

īn care se considera ca nu se folosesc receptori electrocasnici care ar prezenta pericolul unei atingeri indirecte si ca urmare, nu sunt prevazute cu PE). La nivelul coloanelor electrice ( care alimenteaza TP si TS din TG) ca nul de protectie se foloseste un conductor al cablului sau marrtaua acestuia daca asigura cerinte de continuitate electrica. Cānd nulul de protectie PE este comun cu PN sau este o cale de curent componenta a unui cablu ce contine conductoarele de faze si de nul de lucru ( 3F + N) conductoml de nul de protectie se considera ca este izolat. In unele situatii PE poate fi si neizolat, respectiv īn cazul unui consumator cu post de transformare propriu si desfasurat pe o suprafata mai restrānsa. In acest caz, PE este executat din conductor neizolat ( banda de OL) si astfel pozat īncāt sa fie accesibil carcaselor tuturor receptorilor, fig.17.22, la aceasta legāndu-se borna de nul de protectie a fiecarei carcase.

Pe seama celor de mai sus rezulta ca la schemele electrice generale pentru alimentarea receptorilor de iluminat si prize, coloanele electrice se vor executa cu cabluri electrice trifazate si cu un conductor comun pentru nul de lucm si de protectie (PEN), deci vor avea patm conductoare. La nivelul schemei secundare, circuitele de iluminat se executa de regula cu douā conductoare (īn unele cazuri se inpune asigurarea protectiei īmpotriva electrocutarii si pentru corpurile de iluminat), iar cele de prize pot fi, asa cum s-a aratat, cu sau fara PE, deci cu doua (F+PN) sau trei conductoare (F+PN +PE).


Fig. 17.22.

Schemele generale si secundare pentru alimentarea receptorilor de forta nu

contin conductorul de nul de lucru (PN), daca acesti receptori sunt trifazati simetrici, dar pot fi prevazute cu conductor de nul de protectie (PE) ce se va lega la borna de nul a carcasei fiecarui receptor. Ca urmare, legaturile electrice se vor executa cu cabluri cu patru conductoare. Evident, daca utilajul electric trifazat este prevazut si cu receptori monofazati.

Schema electrica de alimentare a acestora trebuie sa fie prevazuta si cu PN si ca urmare, cel putin la nivelul schemei secundare, cablul electric va avea cinci conductoare ( 3F+PN +PE).Daca se adopta varianta cu PE neizolat, schema electrica se va executa cu cablu electric cu trei conductoare ( 3F) sau cu patru conductoare ( 3F+PN).

Acestea au fost cele doua probleme ale protectiei prin legare la nul, care au determinat executarea separata a PN de PE.

Exista si o a treia problema a acestui mijloc de protectie, īnsa īn dependenta cu legarea la pamānt.Astfel, daca doi consumatori alimentati de la acelasi post de transformare (PT), folosesc, unul protectia prin legare la nul, iar celalalt protectia prin legare la pamānt. fig. 17.23. si daca la acesta din urma se produce un defect de izolatie, carcasa utilajului capata tensiunea de atingere Ua1 < 40, nepericuloasa. Īnsa, caderea de tensiune pe R0,asa cum s-a aratat,va fi de 170 V, complementara īn raport cu Uf = 220 V

Aceasta tensiune va deveni īnsa, tensiunea conductorului de nul de protectie (PE) , īn raport cu zona de potential zero, la care sunt legate carcasele utilajelor celuilalt
consumator si deci orice atingere a acestora, de o persoana aflata īn zona de potential zero, va fi foarte periculoasa.

Din acest motiv se interzice practicarea celor doua mijloace de protectie, individual, de catre doi consumatori alimentati de la acelasi PT.

Fig.17.23.



Document Info


Accesari: 11238
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.

 


Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2014 )