електробезпеки тролейбуса

Внастоящее час питання захисту людини від ураження електричним струмом в електроустановках житлових, громадських і промислових будівель регламентуються численними нормативними документами (ПУЕ, ГОСТи, СНИП), часто виходять із застарілих понять з використанням термінології, неадекватно відображає фізичну природу процесів в електричних установках. Найбільш яскраво це виражається у використанні поняття «струм витоку». У будь-який електроустановки для електричного струму створюється основний шлях її токоведущей системою (ТВС), елементи якої відокремлюються від інших струмоведучих і металевих неструмоведучих частин ізолюючими проміжками, вузлами або деталями. Цим шляхом, тобто по токоведущей системі, замикаються робочі струми електроустановки, а іноді і струми перевантаження, якщо вони мають місце. При аварійних умовах в схемі установки, як правило, виникають додаткові аварійні ланки шляху струму, які змінюють основну робочу її схему так, що аварійний струм захоплює лише деяку випадкову частину ТВС.

Таким чином, в будь-який електроустановки і робочі струми, і струми перевантаження, і аварійні струми локалізуються в її токоведущей системі, яка функціонально до цього пристосована. Крім цього, в будь-електричного кола мають місце додаткові неявні шляху струму, обумовлені фізичними властивостями ізоляційних матеріалів, використовуваних для ізоляції окремих ланок ТВС один від одного, від нетоковедущих конструктивних деталей обладнання із металу різного ступеня електропровідності (кожухи, корпуси, деталі механізмів і т. п.) і від землі. Електрична ізоляція струмоведучих частин має вельми високу, але кінцеве значення активного опору R і, обумовлене вільними носіями зарядів микропримесей, і відмінну від нуля емкостную провідність, зумовлену фізичними процесами поляризації молекул ізоляційного матеріалу. Тому всі частини електричного кола, що знаходяться під напругою, мають додаткові гілки зв’язку між собою, на металеві неструмоведучих частини і на землю, які можуть моделюватися паралельним з’єднанням Rи і Сі, відповідно активного опору і ємності між ними. За всіма цими гілкам в обладнанні з неушкодженою (справної) ізоляцією постійно протікає невеликий електричний струм тільки активного характеру в ланцюзі постійного струму, обумовлений величиною Rи, зі значною реактивної складової в ланцюзі пульсуючого або тим більше змінного струму, яка визначається ємністю даної ділянки Сі. З точки зору функціонального призначення електроустановки, все струми поза ТВС є супутніми, їх наявність небажано, хоча і неминуче; тому їх величина повинна обмежуватися вибором ізоляційних матеріалів високої якості і доцільними конструктивними формами і розмірами деталей обладнання.

Важлива особливість цих струмів – розсіяний характер по всьому об’єму ізоляції; в справному її стані їх не можна контрагіровать до окремого провідного каналу, в який можна було б включити прилад для вимірювання величини або датчик для пристрою переривання. У токоведущей системі вони проявляються як мікросоставляющая загального робочого струму. За існуючою термінологією, що використовується також в нормативних документах щодо захисту людини від ураження електричним струмом в трифазних мережах струму промислової частоти, такі супутні струми прийнято називати струмами витоку – як струми, що протікають з частин ТВС обладнання в сторонні провідні незаземлені частини, в захисні провідники і заземлення частини обладнання і безпосередньо в землю [1]. Струми витоку в знаходиться під напругою обладнанні виносять електричний потенціал на незаземлені металеві частини і захисні провідники і тим самим побічно створюють проблему електробезпеки в конструкціях з можливим доступом контактування людини з цими частинами при використанні електричного обладнання будь-якого типу – побутового або виробничого призначення. Самі струми витоку не є і не можуть бути вражаючим чинником, оскільки вони завжди локалізуються поза тілом людини, що знаходиться в контакті з електрообладнанням. За міжнародною термінологією (МЕК) в стандартах, що встановлюють вимоги до електроустаткування з електробезпеки, використовується термін ток дотику, як електричний струм, що протікає через тіло людини або тварини, коли вони стосуються однієї або декількох доступних частин електрообладнання, що не має пошкодження ізоляції струмоведучих частин [1 ].

Струм дотику і є прямим вражаючим чинником, що обумовлює характер н
есприятливих фізіологічних впливів на людину аж до летального результату в залежності від його величини, яка перш за все визначається значенням електричного потенціалу, що купується стикатися з людиною частиною електрообладнання від струмів витоку в них. У цьому сенсі слід говорити про токах витоку як непрямому факторі електробезпеки. ток дотику також параметр не вимірюється, а оцінний, оскільки використання людини як перевірочної електричного навантаження для вимірювання цього струму неприпустимо. Орієнтовно небезпечні величини струмів для здоров’я людини оцінюються за даними статистики електротравм в електроустановках. Граничне допустиме значення струмів через тіло людини в електричних установках низької напруги промислової частоти в нормальному режимі роботи електроустановок становить ~ 0,3 мА з тривалістю не більше 10 хв; в аварійних умовах – кілька десятків міліампер при тривалості не більше 1 с [2]. Поняття струму витоку і струму дотику – характеристики номінального режиму справного обладнання. Їх величини повинні задаватися безпечних значень технічними умовами і нормативними документами відповідно до вимог електробезпеки та забезпечуватися конструктивними рішеннями і якістю ізоляційних матеріалів при розробці і виробництві. Справний електрообладнання за визначенням не може бути джерелом небезпеки при регламентованому способі експлуатації. Особливу складність і важливість дана проблема має місце при експлуатації такого виду електрифікованого міського транспорту, як тролейбус, який представляє специфічну комплексну електроустановку нетрадиційно високого рівня робочої напруги (до 800 В) для установок низької напруги споживачів (пасажирів). У схемах електропостачання тролейбусів з живленням від джерел з ізольованими полюсами його масивний металевий корпус залишається теж ізольованим від землі.

Це визначає порівняно високу електропровідність ізоляції корпусу від ТВС на кожен полюс і безпосередньо на землю (див. Малюнок). Тому і струми витоку Iут1 і Iут2 мають підвищену величину проти типових для побутового обладнання значень. Проте, в силу повної симетрії схеми при роботі тролейбуса з непошкодженою ізоляцією електричний потенціал корпусу? К залишається нульовим, і струм дотику через тіло людини Iчел практично відсутній, що, до речі, показує неприпустимість змішування понять струм витоку і ток дотику. По ряду причин електричні характеристики ізоляційних матеріалів і конструкцій з часом знижуються, іноді лавиноподібно аж до руйнування. Ослаблення електричної ізоляції тролейбуса має місце також за рахунок зволоження дощем або при митті і, як правило, відбувається локально з порушенням симетрії параметрів. При цьому важливим виявляється не тільки ослаблення ізоляції самого тролейбуса, а й мережі живлення, що викликає дисбаланс струмів витоку Iут + і Iут- і потенціалів j + і j-. В результаті і те, і інше призводить до появи на корпусі тролейбуса електричного потенціалу тим більшої величини, ніж сильніше ослаблена ізоляція будь-якого з ланок схеми заміщення, аж до Jк? 0,5 ​​Uном при заземленні будь-якого полюса. При посадці і висадці пасажирів і обслуговуванні тролейбуса, штанги якого встановлені на контактні дроти, що стоїть на землі людина опиняється під впливом цього потенціалу. В результаті струм дотику зростає до струму замикання на землю – за визначенням як струму, що протікає в землю, в сторонні провідні частини при пошкодженні ізоляції струмоведучих системи обладнання [1]. Детальні дослідження схеми заміщення ізоляції без фіксації нульового потенціалу землі [3] показали, що струми замикання на землю в даному аспекті, для яких, до речі, неправомірно використовується термін струмів витоку, визначають високу значимість проблеми електробезпеки при експлуатації тролейбусів.

Як відомо, в основі електрозахисного дії лежить принцип обмеження тривалості протікання струму через тіло людини за рахунок швидкого відключення, і ця задача повинна вирішуватися вимикачем QF (див. Малюнок) поряд із захистом тягового обладнання (ТО) від аварійних надструмів. В цьому аспекті вирішальне значення набувають такі характеристики комутаційного апарату, як:

• високу швидкодію: це властивість в рівній мірі необхідно і для обмеження тривалості впливів аварійних струмів;

• відсутність відключаються струмів;

• двополюсної.

Так, найбільш небезпечні умови при експлуатації тролейбусів створюються при посадці пасажирів, коли тягові двигуни працюю
ть в холостому режимі, або зупиняються і струмовий навантаження ТВС визначається працюють пристроями власних потреб. Всі супутні струми в цьому стані теж складають лише частину загального робочого струму, який, таким чином, виявляється в діапазоні так званих малих струмів, для яких в традиційних типах апаратів мають місце критичні умови гасіння дуги з затягуванням тривалості або навіть відмовою в гасінні. Виняток критичних струмів – основна вимога до комутаційного апарату за умовами електро- та пожежної безпеки.

В кінці минулого століття ТОВ «Технос» стало піонером в розробці двополюсних автоматичних швидкодіючих вимикачів для роботи в схемах електропостачання тролейбусів. В результаті був створений і освоєний виробництвом вимикач СБ 3/2, цілком відповідає вимогам того періоду і вперше забезпечив автоматичну дистанційну захист електрообладнання тролейбусів від аварійних струмів [4]. З розвитком і вдосконаленням матеріальної бази міського електричного транспорту і постановкою нових завдань щодо посилення електробезпеки в побуті і промисловості в цілому, в тому числі і на міському електрифікованому транспорті, тут були продовжені пошукові дослідження, які вже в 2003 р завершилися розробкою нового типу апарату того ж призначення з більш високими характеристиками і розширеними можливостями – СБ 7/2, в якому реалізовано основне досягнення пошукових робіт – виняток критичних струмів з пробл еми комутації малих струмів. У вимикачі впроваджені ряд важливих результатів науково-дослідних і розрахунково-конструкторських робіт в цьому напрямку.

1. Розроблено нову компонування основних вузлів апарату з розташуванням головних контактів по нормалі до осі вимикача, при якій стовбур електричної дуги при її запаленні в процесі комутації спочатку орієнтується в горизонтальному напрямку, що забезпечує використання підйомної сили для посилення дугогашенія.

2. Для зменшення можливого зростання вертикального габариту апарату за рахунок перенесення дугогасительной системи на верх вимикача розроблений і використаний новий тип електромагнітного приводу з Н-образної магнітною системою, в якому всі важелі механізму і силові пружини розміщаються не над магнітною системою, а поруч з нею.

3. Оптимізована магнітна система дугогасительного пристрої за параметром концентрації магнітного поля в зоні запалювання і горіння електричної дуги, за рахунок чого істотно посилюється ефект дугогашенія в системі послідовного магнітного дуття.

4. Розроблено та реалізовано схему паралельного дуття в дугогасному пристрої, що допускає роботу її спільно з послідовним дутьем.

5. Вимикач оснащений електронною системою управління з датчиком струму на ефекті Холла, що забезпечує управління робочими і аварійними комутаціями, і системою паралельного дуття з необхідною гнучкістю параметрів захисту та високою швидкодією.

Вимикач може управлятися вихідним сигналом від приладів контролю струмів витоку (ПКТУ) або пристрої контролю ізоляції (УКІ) для забезпечення електро- та пожежної безпеки з тим же швидкодією, що і при аварійних комутаціях. У виробництві апарату СБ 7/2 реалізований ряд технологічних нововведень, які підвищили якість виготовлення деталей і вузлів апарату по надійності і довговічності і габаритними показниками.

Ссылка на основную публикацию