Безпечна електрична мережа з номінальною напругою до 1000 в

Безпечна електрична мережа з номінальною напругою до 1000 В, яка складається з джерела живлення з двома виводами, причому другий вивід джерела живлення заземлений, трансформатора з коефіцієнтом трансформації, що дорівнює одиниці, одна обмотка трансформатора включена послідовно між першим виводом джерела живлення та першим проводом мережі, а інша обмотка цього трансформатора включена послідовно між другим виводом джерела живлення та другим проводом мережі, захисного провідника, один кінець якого з'єднано з заземленим виводом джерела живлення, а інший підключено до струмопровідних частин корпуса електроприймача, яка відрізняється тим, що додатково між першим проводом та захисним провідником встановлено швидкодіючий контактор, пусковий орган якого підключено між другим проводом мережі та захисним провідником. Винахід може знайти застосування в електроенергетиці, а більш конкретно в проектуванні, монтажі і експлуатації електричних мереж електроспоживання з номінальною напругою до 1000 В. У [ГОСТ 30330.3-95 Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током] для захисту від ураження електричним струмом пропонується використання систем БСНН (безпечна система низької напруги) і ЗСНН (захисна система низької напруги) з джерелами живлення у вигляді безпечного роздільного трансформатора або іншого джерела, яке забезпечує ту саму міру безпеки, що і безпечний роздільний трансформатор. Захист від ураження електричним струмом вважається забезпеченим, якщо номінальна напруга не перевищує 50 В змінного струму. В разі, якщо напруга джерела має більші значення, вважається, що вимоги до безпеки виконані, якщо під час виміру вольтметром з внутрішнім опором не менше 3000 Ом, напруга на вихідних клемах не перевищує 50 В. В науковій монографії [Научные основы (теория) электробезопасности / Малиновский А.А., Никонец Л.А., Голубов С.В., и др. / Под редакцией Никонца Л.А. - Львов: НВФ «Українські технологи», 2008. – 244 с.] запропонована принципово нова концепція підвищення рівня електробезпеки, так як існуюча нормативна база з електробезпеки не гарантує збереження життя і здоров'я людей. Відповідно до цієї концепції допустима напруга дотику в аварійному режимі електроустановок для часу дії менше 1 с повинна бути обмежена значенням 60 В. Як показали дослідження, виконання цієї умови на базі стандартних технічних рішень, у тому числі і тих, що запропоновані в ГОСТі, вимагає проведення значної реконструкції існуючих мереж і відповідних капіталовкладень. Найбільш близькою до пропонованої є безпечна електрична мережа з номінальною напругою до 1000 В [Научные основы (теория) электробезопасности / Малиновский А.А., Никонец Л.А., Голубов С.В., и др. / Под редакцией Никонца Л.А. Львов: НВФ «Українські технології», 2008. – 244 с.], яка складається з джерела живлення з двома (19) UA (11) 91476 (13) C2 (21) a200911127 (22) 02.11.2009 (24) 26.07.2010 (46) 26.07.2010, Бюл.№ 14, 2010 р. (72) РАДЧЕНКО ВІКТОР МИКОЛАЙОВИЧ, ШЕЛЕХ ЮРІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, НИКОНЕЦЬ ОЛЕКСІЙ ЛЕОНІДОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" (56) ГОСТ 30330.3-95 Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током. Научные основы (теория) электробезопасности / Малиновский А.А., Никонец Л.А., Голубов С.В. и др. / Под редакцией Никонца Л.А. - Львов: НВФ "Українські технології", 2008. GB 2184303 A, 17.06.1987 US 20060126244 A1, 15.06.2006 GB 2036476 A, 25.06.1980 3 виводами, причому другий вивід джерела живлення уземлений, трансформатора з коефіцієнтом трансформації, що дорівнює одиниці, одна обмотка трансформатора включена послідовно між одним виводом джерела живлення та одним проводом мережі, а інша обмотка цього трансформатора включена послідовно між другим виводом джерела живлення та другим проводом мережі, захисного провідника, один кінець якого з'єднано з уземленим виводом джерела живлення, а інший підключено до струмопровідних частин корпуса електроприймача. Розширення діапазону параметрів в цій мережі, які забезпечують безпечну експлуатацію відбувається за рахунок методу швидкодійного шунтування проводу до якого доторкнулася людина. Реалізація цього методу передбачає використання відповідних систем автоматики. Однак, така мережа є недостатньо безпечна в аварійному режимі роботи електроустановки, так як метод швидкодіючого шунтування має труднощі з селективним визначенням факту дотику до струмопровідних частин. В основу винаходу поставлене завдання створити електричну мережу з номінальною напругою до 1000 В, в якій введення нових елементів та зв'язків між ними дозволило б забезпечити безпечні значення електричних величин в аварійному режимі роботи електроустановки. Поставлена завдання вирішується тим, що в безпечній електричній мережі з номінальною напругою до 1000 В, що містить джерело живлення з двома виводами, причому другий вивід джерела живлення уземлений, трансформатор з коефіцієнтом трансформації, що рівний одиниці, одна обмотка якого включена послідовно між одним виводом джерела живлення та одним (фазним) проводом мережі, а інша обмотка цього трансформатора включена послідовно між другим виводом джерела живлення та другим (нулевим) проводом мережі, захисного провідника, один кінець якого з'єднано з уземленим виводом джерела живлення, а інший підключено до струмопровідних частин корпуса електроприймача, згідно з винаходом додатково між одним (фазним) проводом та захисним провідником встановлено швидкодіючий контактор, пусковий орган якого підключено між другим (нульовим) проводом мережі та захисним провідником. Введення швидкодіючого контактора та пускового органу дозволяє селективно встановити факт дотику до струмоведучої частини та достатньо обмежити параметри ураження, і тим самим дозволяє отримати безпечні значення електричних величин в аварійному режимі роботи електроустановки. Суть винаходу зображена на фігурах, де: на фіг. 1. Принципова схема безпечної електричної мережі з номінальною напругою до 1000 В; на фіг. 2. Параметри режиму ураження людини електричним струмом в безпечній електричній мережі 220 В у разі прямого дотику людини до струмопровідних частин; на фіг. 3. Параметри режиму ураження людини електричним струмом в стандартній електричній мережі 220 В; в разі прямого дотику 91476 4 людини до струмопровідних частин; на фіг. 4. Параметри режиму ураження людини електричним струмом в електричній мережі 220 В з послідовним трансформатором в разі прямого дотику людини до струмопровідних частин. Безпечна електрична мережа, зображена на фіг. 1, містить джерело живлення 1 з двома виводами 2 і 3, причому вивід 3 сполучений із заземленням 4, трансформатор 5 з коефіцієнтом трансформації рівним одиниці має дві однакові обмотки 6 і 7. Одна обмотка 6 трансформатора 5 включена послідовно між одним виводом 2 джерела живлення 1, і одним (фазним) проводом 8, а друга обмотка 7 трансформатора 5 включена послідовно між другим виводом 3 джерела живлення 1 і другим (нульовим) проводом 9 мережі електроспоживання. Один кінець 10 захисного провідника 11 сполучений із заземленим виводом 3 джерела живлення 1, а інший кінець 12 захисного провідника 11 сполучений із струмопровідними частинами корпусу 13 електроприймача 14. Додатково між одним (фазним) проводом 8 і захисним провідником 11 встановлено швидкодіючий контактор 15, пусковий орган якого 16 підключений між захисним провідником 11 і другим (нульовим) провідником 9. Полярність обмоток 6 і 7 трансформатора 5 забезпечує струм навантаження, який протікає по двох проводах 8 і 9 та створює намагнічувальні ампервитки і рівні розмагнічувальним, що виключають появу магнітного потоку в магнітопроводі трансформатора 5. Ефект від використання винаходу наведено на фіг. 2. На фіг. 2а показана напруга навантаження мережі. На фіг. 2б показана напруга на тілі людини, а на фіг. 2в - струм, що протікає через тіло людини. Як тільки на тілі людини з'явилися напруга Uh і струм ih, який одночасно є струмом намагнічення трансформатора 6 напруга на нейтральному проводі 9 починає зростати (фіг. 2г), а напруга на фазному дроті 8 - зменшуватися (фіг. 2д). Як тільки величина напруги на нейтральному проводі досягне уставки спрацьовування пускового органу 16 контактора 15 (цей момент відмічений на фіг. 2г), контактор 15 спрацьовує, уземлює обмотку 6 трансформатора 5 через провід 11. Виникаюча протиелектрорушійна сила в трансформаторі 6 врівноважує напругу джерела 1 і знімає напругу з тіла людини. Напруга на навантаженні 14 не змінилася. Фазний провід 8 і нульовий провід 9 помінялися своїми функціями, а послідовний трансформатор 5 перетворився на звичайний роздільний трансформатор. Час дії напруги на тіло людини може бути обмежений значенням 20-30 мкс, що практично знижує вірогідність небезпечних наслідків до нуля. Для порівняння з пропонованою мережею на фіг. 3 наведені параметри режиму ураження людини електричним струмом в стандартній електричній мережі 220 В у разі прямого дотику людини до струмопровідних частин. Показана форма і величина напруги на навантаженні (фіг. 3а), форми і величини струмів, що протікають через тіло людини для відповідно 5; 50 і 95 % популяції населення (фіг. 3б). Значення струмів ih 5 знаходяться в діапазоні від 70 до 250 мА макс (фіг. 3в), що значно перевищує допустимі. На фіг. 4 для порівняння з пропонованою мережею наведені параметри режиму ураження людини електричним струмом в мережі 220 В з послідовним трансформатором. Показана форма і величина напруги на навантаженні (фіг. 4а), форма і величина напруги на тілі людини для, відповідно, 5; 50 і 95 % популяції населення (фіг. 91476 6 4б). Напруга на тілі людини знижується до 108 2 173 2 В макс, що зменшує вірогідність небезпечного результату в порівнянні з випадком фіг. 3б (Uh=220 В). Значення струмів через тіло людини зменшуються до (Ih=50÷100 мА) (фіг. 4в), що менше ніж для стандартної мережі, однак більше ніж в пропонованій. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 91476 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601