Правила будови і безпечної експлуатації електроустановок споживачів

Яким вимогам повинні відповідати працівники, котрі обслуговують електроустановки споживачів? Як створити безпечні умови праці для таких працівників? Хто і за що несе відповідальність під час виконання робіт в електроустановках? Експерт проаналізував Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів, щоб відповісти на ці та інші питання.

Експлуатуючи електростанції, електрочастини ТАВ чи ЗДТУ, інше електричне устаткування та електроустановки, необхідно дотримуватися Правил безпечної експлуатації електроустановок споживачів (далі – ПБЕЕС), що були затверджені 9 січня 1998 року наказом Держнаглядохоронпраці № 4. Ці Правила залишаються чинними і у 2023 році.

Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів складаються з таких розділів:

1. Загальні положення
2. Основні вимоги безпеки під час обслуговування електроустановок
3. Організаційні заходи, що убезпечують працівників під час роботи
4. Технічні заходи, що створюють безпечні умови виконання робіт
5. Проведення робіт щодо запобігання аваріям та ліквідація їхніх наслідків
6. Правила безпеки під час виконання окремих видів робіт в електроустановках загального призначення. Цей розділ складається з таких частин:

• повітряні лінії електропередачі
• роботи на кабельних лініях електропередачі
• роботи на комутаційних апаратах і комплектному розподільчому устаткуванні
• роботи під час обслуговування електродвигунів
• роботи з вимірювальними приладами, пристроями релейного захисту, автоматики, телемеханіки і зв’язку
• акумуляторні батареї та зарядні пристрої
• роботи з електроінструментом, трансформаторами, перетворювачами
• роботи в електроустановках, пов’язані з підійманням на висоту
• роботи в електроустановках із застосуванням механізмів і вантажопідіймальних машин
• робота відряджених працівників

7. Правила безпеки під час виконання окремих видів робіт в електроустановках спеціального призначення
8. Опосвідчення стану безпеки електроустановок

Електробезпека на підприємстві забезпечується також завдяки дотриманню вимог, викладених у таких актах законодавства, як Правила улаштування електроустановок, затверджені наказом Міненерговугілля від 21.07.2017 № 476 (ПУЕ) та Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів, затверджені наказом Мінпаливенерго від 25.07.2006 № 258 (ПТЕЕС).

Загальні положення Правил безпечної експлуатації електроустановок

Норми ПБЕЕС поширюються на осіб, які виробляють і споживають електричну енергію, та на робітників, які забезпечують роботу діючих електроустановок споживачів з напругою до 220 кВ включно.

ПБЕЕС містить основні вимоги щодо убезпечення працівників під час експлуатації електроустановок. Однак їх потрібно дотримуватися не лише під час експлуатації, а й під час виконання в них монтажних, налагоджувальних, випробувальних, ремонтних і будівельних робіт.

Усе електрообладнання, його комплектувальні, а також інструменти, які використовуються в ЕУ, повинні попередньо випробовуватися, бути сертифікованим та відповідати чинним в Україні нормативним документам. Якщо електрообладнання постачають з інших країн, воно повинно також супроводжуватися експлуатаційною документацією, перекладеною українською мовою.

Під час експлуатації електроустановок необхідно дотримуватись вимог пожежної безпеки, встановлених Правилами пожежної безпеки в Україні.

Критерії, яким мають відповідати працівники для обслуговування електроустановок споживачів

Електроустановки споживачів обслуговують спеціально підготовлені електротехнічні працівники — адміністративно-технічні, оперативні, виробничі та оперативно-виробничі працівники споживача або працівники спеціалізованої організації (за договором).

Вони повинні мати відповідні групи з електробезпеки, які їм присвоюють залежно від стажу роботи та обсягу теоретичних знань і практичних навичок з безпечної експлуатації електроустановок споживачів.

Керівник споживача затверджує положення про спеціальну підготовку і навчання електротехнічних та електротехнологічних працівників з питань технічної експлуатації електроустановок споживачів. Підстава — пункт 1.5 Положення про спеціальну підготовку і навчання з питань технічної експлуатації об’єктів електроенергетики, затвердженого наказом Мінпаливенерго від 09.02.2004 № 75.

Забороняється допускати до роботи в електроустановках осіб, які не пройшли навчання і перевірку знань Правил будови і безпечної експлуатації електроустановок споживачів.

Працівники, зайняті виконанням спеціальних видів робіт, до яких висуваються додаткові вимоги безпеки, мають бути навчені безпечному виконанню таких робіт і мати відповідний запис про це у посвідченні з перевірки знань з питань охорони праці.

У разі недотримання вищезазначених вимог особу заборонено допускати до виконання своїх робочих функцій. Також не можуть бути допущені до роботи особи в стані алкогольного, токсичного чи наркотичного сп’яніння, або такі, які мають явні ознаки захворювання. Не мають права виконувати роботи в ЕУ і працівники без посвідчення, встановленого зразка, яке видається за результатами спецнавчань і відповідної перевірки знань.

Працівники, що порушили вимоги ПБЕЕС, усуваються від роботи і несуть дисциплінарну, адміністративну або кримінальну відповідальність згідно з чинним законодавством.

Якщо працівник бажає приступити до своїх посадових обов’язків після вчиненого порушення ПБЕЕС, він змушений попередньо пройти позачергову перевірку знань.

Заходи та засоби безпечної експлуатації електроустановок

Яких організаційних і технічних заходів вживати, щоб створити безпечні умови праці під час робіт в електроустановках, визначають розділи 6 та 7 Правил.

Щоб забезпечити безпеку робіт в електроустановках, на підприємствах вживають таких організаційних заходів:

• призначають осіб, відповідальних за безпечне проведення робіт;
• видають наряд або розпорядження;
• видають дозвіл на підготовку робочих місць та на допуск;
• проводять підготовку робочого місця та допуск до роботи;
• наглядають за бригадою під час роботи;
• переводять бригаду на інше робоче місце;
• оформлюють перерви в роботі та її закінчення.

Під час підготовки робочого місця для роботи, яка потребує знімання напруги, виконують технічні заходи в такій послідовності:

• проводять необхідні вимкнення і вживають заходів, щоб запобігти помилковому або самочинному вмиканню комутаційної апаратури;
• вивішують заборонні плакати на приводах ручного та на ключах дистанційного керування комутаційної апаратури. За потреби струмовідні частини огороджують;
• приєднують до «землі» переносні заземлення;
• перевіряють відсутність напруги на струмовідних частинах, на які слід установити заземлення. Якщо переносні заземлення планують ставити поблизу струмовідних частин, що не входять до зони робочого місця, то їх огородження установлюють до перевірки відсутності напруги та заземлення;
• установлюють заземлення — вмикають заземлювальні ножі, приєднують до вимкнених струмовідних частин переносні заземлення — безпосередньо після перевірки відсутності напруги та вивішують плакати «Заземлено» на приводах вимикальних комутаційних апаратів;
• огороджують, за потреби, робочі місця або струмовідні частини, що залишилися під напругою, і вивішують на огородженнях плакати безпеки. Залежно від місцевих умов струмовідні частини огороджують до або після їх заземлення.

Вимоги до працівників, які здійснюють оперативне обслуговування електроустановок

Безпечна експлуатація електроустановок передбачає їх оперативне обслуговування. Воно може проводитися як локальними оперативними чи оперативно-ремонтними робітниками, які закріплені на одній конкретній електричній установці, так і виїзними робітниками, що обслуговують групи електроустановок.

Якщо оперативний працівник обслуговує електроустановку одноосібно або є старшим в бригаді, він повинен мати III (в електроустановках напругоюдо 1000 В) або IV (в електроустановках напругою понад 1000 В) групу з електробезпеки. Незалежно від того, є робітники локальними чи виїзними, вони повинні знати відповідні інструкції, оперативні схеми, особливості обладнання та правила будови і безпечної експлуатації електроустановок споживачів. Крім того, вони мають проходити дублювання, навчання і перевірку знань ПБЕЕС.

Такі робітники працюють за спецграфіком, який визначається особою, відповідальною за електрогосподарство організації чи її відповідного підрозділу. Згідно з вказаним графіком, робітники чергуються та повинні здати-прийняти зміну.

Припинення чергування без здачі зміни забороняється. У виняткових випадках залишити робоче місце можна лише з дозволу оперативного працівника вищої посади.

У процесі прийняття-передачі зміни працівники перевіряють стан та режим роботи електроустаткування, матеріалів та інструментів тощо. Факт прийняття-передачі зміни засвідчується підписами у відповідному журналі осіб, що здають та приймають зміну.

В разі порушення режиму роботи, пошкодженні чи аварії електроустаткування оперативний працівник зобов ’язаний негайно вжити заходів з відновлення схеми нормального режиму роботи і повідомити про те, що сталося, безпосередньо старшому у зміні працівнику або особі, відповідальній за електрогосподарство.

Прийняття і здача зміни безпосередньо під час ліквідації аварії, виконання перемикань чи операцій по вмиканню та вимиканню обладнання забороняється.

МИХАЙЛО ЧЕМЕРИС експерт із питань домедичної допомоги, директор ліцею № 208 м. Києва, вчитель медико-санітарної підготовки

Як врятувати життя потерпілому й не наразитися на небезпеку самому? Скористайтеся порадами експерта

Організація безпечного виконання робіт в електроустановках

Роботи в електроустановках стосовно їх організації поділяються на такі, що виконуються: за нарядом-допуском, за розпорядженням та в порядку поточної експлуатації.

За нарядом виконуються роботи в електроустановках електростанцій, підстанцій і на КЛ напругою понад 1000 В:

• зі зняттям напруги;
• без зняття напруги на струмовідних частинах та поблизу них;
• без зняття напруги віддалік від струмовідних частин, що перебувають під напругою, коли потрібне встановлення тимчасових огороджень;
• із застосуванням в РУ механізмів і вантажопідіймальних машин.

Всі роботи, які проводяться в електроустановках, що не вимагають оформлення наряду, виконуються:

• за розпорядженнями осіб, уповноважених на це відповідно до пункту 3.2.2 ПБЕЕС, з попереднім оформленням у журналі обліку робіт за нарядами і розпорядженнями або в оперативному журналі;
• в порядку поточної експлуатації.

Залежно від виду виконуваних робіт, а також від напруги в електроустановках робітники повинні дотримуватися певних заходів безпеки. Зокрема, під час обслуговування електроустановки, забороняється використовувати металеві драбини або торкатися ізоляторів електроустановки, яка перебуває під напругою без використання електрозахисних спецзасобів. Навіть використовуючи спецзасоби, наближатися до електроустаткування можна тільки на безпечну, визначену в ПБЕЕС відстань.

Не можна виконувати роботи у разі наближення грози, застосовувати захисні ізолювальні засоби в дощову, сніжну чи вологу погоду. Загалом, чіткий перелік вимог та заходів, яких мають дотримуватися робітники, обслуговуючи електроустановко, визначено в розділі 2 ПБЕЕС.

Незалежно від виду робіт, для безпечної експлуатації електроустановки потрібно:

• відповідним документом затвердити список робіт, вказавши спосіб їх проведення;
• визначити відповідальних за безпечне ведення робіт осіб та забезпечити нагляд впродовж їх виконання;
• приготувати робочі місця;
• допустити робітників до роботи;
• у разі потреби організувати переведення робітників на інше місце роботи;
• належно оформити перерви в роботі, а також закінчення роботи.

Особи, відповідальні за безпечну експлуатацію електроустановок

У розділі 3 ПБЕЕС наведено перелік осіб, відповідальних за безпеку робіт, що виконуються в електроустановках. Це працівники, які:

• керують роботами (керівники);
• видають наряд чи розпорядження;
• видають дозвіл на підготовку робочого місця;
• готують допуск або робоче місце;
• є допускачами (особи, які допускають до виконання робіт);
• є наглядачами (особи, які наглядають за безпечним виконання робіт);
• та члени робочої бригади.

Працівник, який видає наряд, розпорядження, встановлює можливість безпечного виконання роботи.

Працівник, який дає дозвіл на підготовку робочих місць і на допуск, несе відповідальність за достатність передбачених для безпечного виконання робіт заходів по вимкненню та заземленню устаткування і можливість їх здійснення, а також за координацію часу і місця роботи бригад, що допускаються.

Працівник, який готує робоче місце, відповідає за правильне виконання заходів щодо підготовки робочого місця, вказаних у наряді, а також тих, що вимагаються умовами роботи.

Допускач відповідає за правильність і достатність вжитих заходів безпеки та їх відповідність до характеру і місця роботи, зазначених у наряді, за правильний допуск до роботи, а також за повноту та якість проведеного ним інструктажу.

Керівник робіт відповідає за:

• вжиття заходів безпеки, передбачених нарядом чи розпорядженням, та їх достатність;
• чіткість і повноту інструктажу членів бригади;
• наявність, справність і правильне застосування необхідних засобів захисту, інструменту, інвентарю та пристосувань;
• збереження та постійність перебування на робочому місці заземлень, огороджень, знаків і плакатів безпеки, запірних пристроїв протягом робочої зміни;
• організацію і безпечне виконання робіт і дотримання ПБЕЕС.

Наглядач призначається для нагляду за бригадами будівельних робітників, різноробочих, такелажників та інших неелектротехнічних працівників під час виконання ними робіт в електроустановках за нарядами та розпорядженнями.

У випадках, передбачених Правилами будови і безпечної експлуатації електроустановок споживачів, допускається суміщення обов ’язків відповідальних працівників. Однак при цьому відповідальний працівник повинен мати групу з електробезпеки не нижче тієї, яка вимагається для працівників, обов ’язки котрих він суміщає.

Яким вимогам мають відповідати струмопровідні частини обладнання

Розподільні пристрої низької напруги – це рішення, яке складається з одного або кількох вимикачів разом з обладнанням для контролю, сигналізації, захисту та регулювання. Сюди також входять усі електричні та механічні з’єднання, а також елементи конструкції (корпус).

Кожен розподільний пристрій повинен бути сумісним за параметрами з розподільними пристроями, до яких він підключений. Умови підключення та встановлення розподільного пристрою повинні бути надані виробником [1, 2]. Що стосується номінальної напруги схеми та номінальної напруги окремого розподільного пристрою, вони повинні бути такими ж, як номінальна напруга енергосистеми, до якої вони підключені або будуть підключені. Номінальна напруга ізоляції розподільного пристрою визначається значенням напруги випробувань. Важливими параметрами розподільних пристроїв є: номінальні струми компонентів розподільних пристроїв і номінальний струм кола. Значення номінального струму компонентів розподільних пристроїв менше, ніж сума вхідних струмів, з’єднаних паралельно компонентів, а також менше, ніж сумарний струм розподільного пристрою. Цей струм не повинен призводити до підвищення значення максимальної температури і збільшення струму навантаження, який проходить через шини та кабелі в розподільному пристрої. Номінальний струм кола – це максимальне значення струму навантаження, що може пропускати коло за нормальних робочих умов без перевищення значення максимальної температури.

В даний час стандарт PN-EN 61439-1 вводить коефіцієнт одночасності (RDF), який є значенням номінального струму у відносних одиницях. Цей коефіцієнт, помножений на значення номінального струму кола, повинен дорівнювати або бути більшим за розрахункове навантаження в колі. Цей коефіцієнт використовується, коли даний розподільний пристрій працює зі споживачами з номінальними струмами [1, 2, 3]. Розподільні пристрої повинні бути розраховані на роботу з певною номінальною частотою. Значення частоти визначає правильність роботи підключеного розподільного пристрою. Інколи системи розраховані на різні значення частоти, що спричиняє необхідність враховувати номінальну частоту кожного кола. Стандарт PN-EN 61439-1 рекомендує, щоб значення частоти були в межах від 98% до 102%, якщо виробник розподільних пристроїв не вказав інше.

Загальні вимоги до конструкції розподільних пристроїв

Розподільні пристрої низької напруги повинні бути виготовлені з матеріалів здатних витримувати механічні, термічні, електричні навантаження та бути стійкими до впливу навколишнього середовища. Розподільні пристрої можуть мати різні габаритні розміри в залежності від вимог і сфер застосування.

Елементи, що виготовлені з ізоляційних матеріалів мають бути стійкими до впливів високих температур та вогню. Пошкодження або оплавлення ізолятора збірної шини під дією високих температур може призвести до короткого замикання, що може вивести із ладу весь розподільний пристрій. Тому матеріал ізоляторів в розподільних пристроях повинен бути стійким до тепла і вогню. Стійкість до цих умов перевіряється методом випробування розжареним дротом відповідно до IEC 60695-2-11.

Вимоги щодо механічної міцності пред’являються не тільки до корпусів, а й до всіх елементів – перегородк, опор, петель і замків, які повинні мати достатню механічну міцність, щоб витримувати навантаження при нормальному режимі роботи розподільного пристрою і в умовах короткого замикання [1].

Встановлене обладнання та пристрої всередині розподільного пристрою мають бути розташовані таким чином, щоб забезпечити доступ і можливість технічного обслуговування. Також мають бути витримані відповідні відстані між обладнанням. Кожен розподільний пристрій повинен забезпечувати базовий рівень захисту, в тому числі захист від контакту із струмовідними елементами. Це враховується при розробці конструкції корпусу, а також додатковими заходами при монтажі розподільного пристрою.

Усі струмовідні частини розподільного пристрою повинні бути повністю ізольовані. Ця ізоляція (повітряна ізоляція, захисні кришки, перегородки та поверхнева ізоляція з непровідних матеріалів) може бути усунена тілька за допомогою спеціального інструменту. Ізоляція повинна мати відповідні параметри, які дозволяють їй витримувати механічні, електричні та термічні навантаження, яким вона піддається під час роботи розподільного пристрою.

Активні частини, ізольовані повітрям, повинні бути розміщені за захисними кожухами, які забезпечують ступінь захисту IP (система кодів, які вказують на захист від потрапляння сторонніх твердих речовин, проникнення води та надають додаткову інформацію щодо захисту) не нижче, ніж IPXXB. Кожна кришка повинна бути встановлена в розподільному пристрої таким чином, щоб забезпечити необхідний ступінь захисту та відокремлення від активних елементів розподільного пристрою в нормальних умовах експлуатації. Захисні кришки повинні відповідати трьом умовам, що дозволяють зняти її з розподільного щита:

• використання ключа або іншого інструменту, що дозволяє зняти кришку;
• після відключення живлення активних елементів, – відновлення живлення можливе лише за умови демонтажа кришки;
• коли кришка забезпечує рівень захисту від контакту з активними елементами не нижче IPXXB

Рис. 1. Шляхи проходження струму в розподільному пристрої захищені лицьовими фальшпанелями, що забезпечують належний захист від контакту з струмовідними частинами (дизайн виконано в Solid Edge 2021)

Усі струмопровідні частини розподільного пристрою мають бути заземлені. Ці з’єднання можна виконати за допомогою кабелю, металевих болтів або зварюванням. З елементів, що мають захисне покриття, його слід частково видалити або проколоти в певному місці, щоб забезпечити безперервність кола (наприклад, на пофарбованих металевих кабельних вводах, пригвинчених пофарбованих панелях тощо) – це описано в пункті 8.4.3.2.2 стандарту PN-EN 61439-1.

Якщо пристрої виходять за межі рівня низької напруги, використовуються дротові з’єднання які приєднуються до дверцят або панелей, щоб забезпечити безперервність заземлення. Поперечний переріз повинен залежати від максимального номінального робочого струму. Захисний провідник в розподільних пристроях повинен витримувати динамічні та теплові навантаження. Забороняється встановлювати вимикач або роз’єднувач в колі захисного провідника, лише на окремих ділянках дозволяється використовувати короткозамикаючі пристрої, які можуть бути вилучені кваліфікованим персоналом за допомогою інструменту. Якщо в корпусі є PEN-провідник, необхідно виконати наступні вимоги:

• мінімальний переріз цього кабелю для мідного дроту має бути 10 мм 2 , а для алюмінію – 16 мм 2 ,
• переріз кабелю не повинен бути менше провідника нейтралі,
• в якості PEN-провідників допускається використовувати монтажні шини з міді або алюмінію,
• конструктивні компоненти не повинні використовуватися в якості PEN- провідників,
• PEN-провідник не потребують ізоляції всередині розподільного щита.

В розподільних пристроях також відокремлюють окремі електричні кола, щоб запобігти ураженню електричним струмом через контакт з доступними струмопровідними частинами, які можуть опинитися під напругою через пошкодження основної ізоляції. Шини головних кіл у розподільних пристроях розташовані таким чином, щоб відповідати всім вимогам, пов’язаним з відстанями між шинами, між din-рейками та конструктивними елементами, щоб не було короткого замикання всередині розподільного пристрою після його включення. Ці шини повинні бути вибрані таким чином, щоб витримувати ударні струми короткого замикання зі сторони живлення. Розподільні кабелі або шини в межах однієї секції між основними шинами та стороною навантаження обирається відповідно до зниженого значення короткого замикання захисного пристрою. Допоміжні кола в розподільних пристроях розроблені таким чином, щоб не було неконтрольованого випадку (наприклад, короткого замикання). Допоміжні кола повинні бути з’єднані таким чином, щоб виключити коротке замикання.

Під час вибору кабелів, які використовуються для з’єднання елементів в розподільних пристроях, повинен бути врахований вплив підвищення температур і вібрації при роботі, це не повинно впливати на параметри ізоляції (старіння ізоляції). Особливо важливими є ефект теплового розширення через високі робочі температури. Крім провідності, кабелі вибирають за:

• механічні навантаження, які можуть виникнути в розподільному пристрої,
• кріплення та прокладання проводів,
• тип ізоляції та матеріал, з якого вона виготовлена,
• розподільні та комутаційні апарати, що застосовуються.

Як у випадку жорстких, так і гнучких ізольованих провідників не слід використовувати проміжні з’єднання, особливо за допомогою муфт або спаяних з’єднань. Крім того, кабелі повинні бути захищені від тертя об гострі краї елементів конструкції, наприклад, за допомогою кабельних лотків. При встановленні пристроїв на рухомих елементах або дверцятах, з’єднувальні проводи поміщаються в спеціальні гнучкі захисні трубки, що захищають їх від тертя об двері або корпус.

Рис. 2. Приклад конфігурації щита та розташування кабелів і шин в низьковольтному розподільному пристрої (проект виконано в програмному забезпеченні Solid Edge 2021)

Поверхневий і повітряний зазори елементів конструкції розподільних пристроїв і випробування діелектричних властивостей

Що стосується конструкції та проектування розподільних пристроїв, особлива увага приділяється дотриманню відповідних ізоляційних проміжків, як повітряних, так і поверхневих. Ці вимоги детально описані в стандарті IEC 60664-1. Необхідно дотримуватися відстаней, щоб встановлення апаратів та інших пристроїв у розподільних пристроях не впливало на вказані ізоляційні проміжки. У випадках, коли в розподільному пристрої передбачені окремі кола, слід враховувати імпульсну напругу, що витримується, для повітряної та поверхневої ізоляції між цими колами. Для шин, кабельних наконечників, тобто всіх неізольованих елементів, – використовуються принаймні такі ж ізоляційні відстані, які були передбачені для пристроїв, до яких вони підключаються. Передбачається, що коротке замикання між шинами не повинно остаточно зменшувати передбачені ізоляційні відстані. Для збільшення ізоляційних зазорів в ізоляційних елементах використовують спеціальні опуклі канавки, які значно збільшують поверхневі та повітряні ізоляційні проміжки [1, 2, 3]. При застосуванні увігнутих борозен збільшується лише поверхнева відстань ізоляції. Діелектричні властивості конструкцій розподільних пристроїв низької напруги перевіряються відповідно до вимог стандарту PN-EN 61439-1, який точно описує як слід проводити вимірювання електричної міцності. Елементи корпусу та конструкції випробовуються витримуваною напругою частоти мережі, де основні, контрольні та допоміжні кола тестуються значеннями випробовуваної напруги, які були визначені в стандарті. Наведено точні значення змінної та постійної випробувальних напруг залежно від номінальної напруги ізоляції.

У разі випробування основних кіл змінною напругою – наведено п’ять значень випробувальної напруги: 1000 В, 1500 В, 1890 В, 2000 В і 2200 В. Однак, для вимірювання постійною напругою було визначено шість значень: 1415 В , 2120 В, 2670 В, 2830 В, 3110 В і 3820 В. Під час випробувань кіл керування і допоміжних кіл випробувальна напруга залежить від номінальної напруги ізоляції. У колах з напругою понад 60 В використовуються додатково введені значення випробувальної напруги, які дорівнюють 250 В і 500 В. Форма випробувальної напруги повинна бути синусоїдальною з частотою 45 – 65 Гц. Вихідний струм на замкнутих клемах приладу під час вимірювання повинен бути не менше 200 мА.

Коли випробувальна напруга має частоту мережі, її значення зазвичай не перевищує 50% цієї напруги. Напругу поступово підвищують до повного значення та підтримують протягом тестування. Випробовуються всі активні частини основного кола з наявними провідними елементами, а також активні частини з різними потенціалами або між основним колом, допоміжними та колом керування.

Під час випробування імпульсною стійкою напругою, напруга 1,2/50 мкс прикладається п’ять разів з інтервалами в 1 секунду. Якщо під час випробування не відбувається розряду, – випробування вважається позитивним. У разі перевірки виробу, тобто готового виготовленого розподільного пристрою, його перевіряють на електричну міцність напругою частоти мережі. Ідея тесту майже така ж, як і у випадку тестування конструкції, за винятком того, що в цьому випадку напруга подається лише на 1 секунду. Випробування не проводиться для допоміжних кіл, що мають захист від перевантаження, номінальний струм яких не перевищує 16 А, або коли функціональне випробування проводилося на етапі випробування конструкції з напругою комутації, передбаченою проектом.

Якщо в випробуваному колі встановлено захист від перевантаженння з номінальним струмом до 250 А, значення опору ізоляції вимірюється при напрузі не менше 500 В постійного струму. Якщо значення опору ізоляції між струмопровідними частинами та колом становить не менше 1 кОм/В, випробування пройдено.

Вплив електродинамічних сил на шляхи струму та опорні конструкції розподільних пристроїв низької напруги

Під час проходження електричного струму по шинопроводах і кабелях виникають електродинамічні сили, які створюють напругу на опорних ізоляторах шинопроводів, кабельних кріпленнях, опорах тощо [3, 6, 7].

Електродинамічні сили виникають між:

• шинопроводами;
• силовими кабелями;
• феромагнітними матеріалами та кабельнями чи шинами;
• граничними поверхнями матеріалів з різною магнітною проникністю.

Для визначення моментів і електродинамічних сил, що діють на шляхах струму, використовуються рівняння Біо-Савара, Лоренца і Максвелла. Рівняння Максвелла використовуються для розрахунку електродинамічних сил у системах струмових шляхів, для яких відомі аналітичні вирази індуктивності. Як правило, рівняння Лоренца і Біо-Савара використовуються для обчислення моментів і електродинамічних сил, які діють на прямолінійні ділянки шляхів струму.

При проектуванні шляхів розподілу струму розподільного пристрою зверніть увагу та зробіть необхідні розрахунки щодо:

• стрибків струму, що виникають в шинопроводах в момент протікання струмів короткого замикання, що дозволить правильно підібрати переріз шин, довжину і правильно закріпити шинопроводи;
• сил, що діють на елементи кріплення та інші опори, за допомогою яких закріплені шинопроводи, що дозволяє підібрати відповідний ізолятор;
• моментів, що впливають на з’єднання шин при протіканні струмів короткого замикання;
• сил, що діють на електричну дугу.

Важливим явищем є взаємодія провідника зі струмом поблизу феромагнітних мас. Коли постійний або змінний струм протікає поблизу конструкції або пластини з феромагнітного матеріалу, це викликає спотворення магнітного поля навколо провідника, через який протікає струм. Електродинамічна сила, спрямована на феромагнітний елемент, у цьому випадку є результатом несиметричного поля відносно осі провідника.

Ця сила описується формулою за методом дзеркального відображення:

C – константа, що приймається залежно від довжини та форми провідника,

i – струм кола,

i_1– струм дзеркального відбиття,,

a – відстань від поверхні пластини до осі провідника.

Рис. 4. Ефект притягання провідника зі струмом до феромагнітної пластини: а) розподіл силових ліній магнітного поля, б) приклад розрахунку за методом дзеркального відбиття.

Наростання електродинамічних сил через тяжіння є небезпечним явищем під час коротких замикань, коли кабелі/шини прокладені близько до металевих панелей або інших опорних конструкцій з гострими (неочищеними) краями. Тоді існує ризик порушення ізоляції проводу від впливу температури, тертя об пластину або іншу конструктивну частину корпусу під дією електродинамічних сил, що може призвести до короткого замикання в провіднику.

Максимальні втрати потужності розподільних пристроїв низької напруги

Розподільні пристрої низької напруги піддаються випробуванням з метою визначення максимальних втрат потужності. Це пов’язано з впровадженням стандарту IEC 61439. Стандарт детально описує випробування, які необхідно провести. Одним із спеціальних випробувань у пункті 10.10 польського стандарту PN-EN 61439-1 є перевірка теплового навантаження. Випробування полягає у забезпеченні максимально допустимого підвищення температури в місцях, де можливе перевищення критичного значення підвищення температури. Перевіряється, яка частина корпусу для випробувань є найбільш несприятливою (за розміром, формою, кількістю перегородок, наявностю чи відсутностю вентиляції).

Під час перевірки максимальний номінальний струм залежить від кількості пристроїв. Якщо пристрій лише один, то використовується номінальний струм пристрою, якщо пристроїв декілька, то обирається струм пристрою з найменшим номінальним струмом.

Згідно з рекомендаціями стандарту, завжди слід досліджувати найбільш несприятливі варіанти. Критичний функціональний блок повинен бути протестований:

• всередині (найменшого) відділення,
• в найгіршому варіанті внутрішнього поділу, враховуючи розміри вентиляційних отворів,
• якщо це відбувається в корпусі, – з найбільшою можливою втратою потужності на одиницю об’єму,
• в найгіршому випадку варіанту вентиляції, враховуючи тип вентиляції – примусова або природня.

Випробування проводяться так, ніби розподільний пристрій використовувався в нормальних умовах, з усіма встановленими панелями. В індивідуальних кожухах температурні випробування проводяться з тим типом струму, на який вони розраховані. Перевірка проводиться до тих пір, поки значення температури не стане постійним. Під час випробувань це значення досягається, якщо підвищення температури в усіх точках вимірювання не перевищує 1 К/год.

Під час проведення тесту на втрату потужності корпусу розподільного пристрою моделюється генерація тепла струмовими шляхами та встановленими пристроями за допомогою нагрівальних резисторів, відповідним чином розташованих усередині корпусу. Ці резистори налаштовані таким чином, щоб теплота була еквівалентна очікуваним втратам потужності в корпусі за нормальних умов, наданих виробником [1, 2]. Кабелі, що живлять нагрівальні резистори, вибираються таким чином, щоб не відводити тепло від випробуваного корпусу. Значення температури в камері вимірюються у верхній її частині, де вона найбільша, оскільки тепле повітря піднімається вгору шляхом конвекції. Температура корпусу не може перевищувати значення, наведені в стандарті PN-EN 61439.

Електромагнітна сумісність розподільних пристроїв низької напруги

Стандарт PN-EN 61439-1 (пункт 9.4 і додаток J) визначає, що розподільні пристрої повинні відповідати вимогам електромагнітної сумісності (EMC). Це здатність комутаційного пристрою працювати в певному електромагнітному середовищі та не створювати наведених електромагнітних полів, що можуть заважати правильній роботі інших пристроїв. Тестування на електромагнітну сумісність є обов’язковим в багатьох країнах Європи, США та інших країн. Це робить необхідним проведення цих випробувань, щоб мати змогу представляти даний продукт на ринку і відповідати всім вимогам законодавства, щоб забезпечити продажі.

Рис. 5. Приміщення для перевірки електромагнітної сумісності ЕМС.

Під час підготовки розподільного пристрою до випробувань зазвичай використовується зібраний зразок, а комбінація пристроїв, встановлених усередині, змінюється. Випробування на несприйнятливість до електромагнітної сумісності або випромінювання не потрібні, якщо встановлені компоненти розподільного пристрою та електричне обладнання відповідають вимогам електромагнітних стандартів сумісності для певного середовища відповідно до конкретних вимог до продукту або загального стандарту ЕМС.

Джерелами електромагнітних перешкод можуть бути:

• дискретні безперервні або змінні (синусоїдальні) сигнали від, наприклад, радіопередавачів,
• широкосмугові безперервні сигнали, що генеруються повітряними лініями, електричними машинами або тиристорними системами випрямлення,
• одноразові перехідні імпульси від блискавки, електростатичних розрядів, комутаційних процесів, іскрових розрядів і коротких замикань.

Усі ці перешкоди викликають появу перехідних перенапруг, які впливають на пристрої встановлені в розподільному пристрої та призводять до руйнування ізоляції, порушують функції вимірювання та керування. Додатковою проблемою є опір обладнання та обмоток трансформатора до короткочасних перенапруг із наносекундним часом наростання.

Щоб зменшити вплив сигналів збурення, – розподільний пристрій оснащений:

• обмежувачами для захисту від перенапруги,
• екрануванням кабелів управління (із заземленням екрана з обох сторін),
• мережевими фільтрами,
• волоконно-оптичними зв’язками між пристроями керування.

Рис. 6. Приклади зв’язків у момент виникнення завад: а) гальванічний, б) ємнісний, в) індуктивний, г) електростатичний.

Отримання необхідного ступеня електромагнітної сумісності (EMC) розподільного пристрою вимагає відповідних дій на етапах від конструювання до прототипу. Для цього використовується ряд комп’ютерних програм, а також застосовуються рекомендації нормативних документів стандартизації та досвід виробників.

Висновки

У статті представлені та висвітлені вимоги до конструкції розподільних пристроїв низької напруги, що містяться в стандартах PN-EN 61439-1 і PN-EN 62208,і яким повинні відповідати розподільні пристрої.

Перевірка розподільних пристроїв виробником під час типових випробувань в науково-дослідних лабораторіях дозволяє представляти і реалізовувати сучасні високоякісні рішення, що забезпечують відповідний ступінь захисту і безпеки при їх експлуатації.