Разделительный трансформатор и заземление

Разделительный трансформатор и заземление

Задача и особенности заземления трансформаторов.

Для начала нужно разобраться что такое заземление и для чего оно необходимо. Заземление — это преднамеренное соединение корпуса или другой части электроустановки с заземляющим контуром. Сопротивление этого контура, должно быть, не выше 4 Ом. Заземление может быть:

  1. Защитным. Если оно предназначено непосредственно для защиты людей от поражения электрическим током.
  2. Рабочим. Этот вид заземления определённой точки токоведущей части для обеспечения нормальной работы электроустановки.

Питание электроустановки переменного тока могут получать от трансформаторов или же генераторов. В любом случае для защиты человека любой корпус электрооборудования, выполненный из токопроводящего материала должен быть надёжно заземлён. Сети снабжения, а значит и трансформаторы, используемые и в быту, и на производстве, делятся на:

С изолированной нейтралью

Они чаще всего применяются в шахтах и в различных влажных помещениях, в любом случае даже при таком электроснабжении все корпуса, проводящие ток должны быть заземлены. Но также такие системы питания оборудуются специальными устройствами, контролирующими ток утечки. Если сопротивление изоляции при этом будет ниже определённого установленного значения, например, 10 000 Ом, то реле утечки автоматически должно отключить питающее устройство в данном случае трансформатор. Нельзя подключить какой-либо электроприбор или устройство к фазе и заземляющему контуру, немедленно произойдёт отключение. Также аварийное отключение произойдёт при попадании человека под опасное напряжение и прикасание его к земле, так как сопротивление человека от 1000 до 5000 Ом, в зависимости от влажности, и от кожного покрова;

С глухозаземлённой нейтралью

Этот вид снабжения очень распространён в быту для питания любых бытовых помещений и зданий. Основной особенностью его в работы является использование фазного напряжения. То есть в сетях 0,4 кВ или же, другими словами, 380 В, можно применять и запитывать электрические устройства от напряжения между фазой и нулём, оно будет равно 220 В. Именно это напряжения чаще всего применяется в квартирах, офисах, медучреждениях да и для обычного человека незнакомого с подробностями электроснабжения оно является самым популярным.Глухозаземленная нейтраль трансформатора — это специальное преднамеренное соединение нейтрали трансформатора или генератора к заземляющему устройству или же контуру. Здесь и появляется такой термин, как зануление. Трёхфазный трансформатор при соединении обмоток звездой имеет общую точку, которая и называется нейтралью и именно её соединяют с заземляющим контуром с помощью заземлителя. Заземлитель, в свою очередь, это обычный проводник электрического тока, а также группа металлических токопроводящих элементов соединенных между собой и надёжно соприкасающихся с землёй. На практике это металлические прутья, которые вбиваются в три точки в землю и соединяются между собой в треугольник, образуя собой контур. Корпуса трансформаторов заземляются путём соединения болта на корпусе (кожухе) к заземляющему устройству. Нулевая точка или нейтраль выводится отдельной шпилькой и подписывается буквой «N».

Главное, что должен знать каждый, это то что запрещается, в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ), совмещение нулевого защитного и нулевого рабочего проводников в электрических однофазных сетях с глухозаземлённой нейтралью.

Заземление трансформаторов тока

Трансформатор тока — это особый вид устройств состоящих из магнитопровода и работающих по принципу электромагнитной индукции предназначенный для измерительных и защитных цепей. Как и обычный понижающий трансформатор, он состоит из первичной и вторичной обмотки. Именно вторичную обмотку, которая изолирована от первичной и заземляют, для защиты от пробоя и появления в цепях измерения высокого опасного для человека, и для аппаратуры напряжения. Так как зачастую первичной обмоткой трансформатора тока служит шина или токоведущая часть электроустановки, которая может находиться под очень большим порядка несколько тысяч вольт напряжением.

Заземляющие выводы трансформаторов тока обозначаются и выводятся отдельно на корпус устройства. Заземление группы трансформаторов тока можно выполнить к одной заземляющей шине. Однако в этом случае, это стоит делать через предохранитель, рассчитанный на напряжение пробоя до 1 кВ, а также шунтирующим сопротивлением порядка 100 Ом, которое будет выполнять функцию утечки статического электрического заряда. В итоге хотелось бы отметить что заземление вторичной обмотки трансформаторов тока является не сложной процедурой но весьма эффективной, для обеспечения безопасной работы людей с измерительными приборами и для сохранения всей электрической измерительной аппаратуры, подключенной к нему.

Заземления трансформаторов освещения 36 Вольт

Правила устройства электроустановок для повышения безопасности людей требуют заземлять не только корпус трансформатора, но ещё и его вторичную обмотку. Тогда в случае пробоя первичной обмотки, где протекает 220 или 380 Вольт, в цепях освещения не появится это смертельно опасное напряжение.

В любом случае человеческая жизнь является приоритетной в любой работе, поэтому перед прикосновением к металлическому корпусу любого электрического аппарата, устройства, шкафа, щита и т. д. стоит убедиться визуально в существовании заземления и его целостности.

Зачем и как делают заземление трансформаторов

От производителей электроэнергии передается ток высокого напряжения. Чтобы им могли пользоваться потребители на бытовом уровне, применяют понижающие трансформаторы. Согласно ПУЭ для них необходимо применять защитное заземление. Предусмотрен внешний и внутренний контур заземления. Устанавливают также защиту от ударов молнии.

Принципы устройства

Трансформатор преобразует (трансформирует) параметры переменного электрического тока. Происходит это благодаря явлению электромагнитной индукции. Основные детали прибора – катушки (обмотки) с проводами и ферромагнитный сердечник.

На одну катушку ток поступает, и она называется первичной. Вторичных катушек может быть 1, 2 и больше. С них снимается ток с уже измененными характеристиками.

У повышающего трансформатора число витков на вторичной обмотке больше, чем на первичной. В прямой связи увеличивается индуцированное напряжение с одновременным понижением силы тока.

Устройство понижающих трансформаторов другое. Они сделаны с точностью наоборот. Число витков в первичной обмотке у них больше, чем на вторичной обмотке, поэтому индуцированное напряжение снижается.

На большие расстояния выгоднее передавать электричество высокого напряжения и низкой силы тока, поскольку потери энергии на выделения тепла наименьшие.

Так и поступают. А трансформаторы впоследствии преобразуют ток до необходимых параметров.

Способ соединения обмоток трансформатора может быть выбран «треугольник», «звезда» или «зигзаг». В случае «треугольника» обмотки соединены последовательно, образуя замкнутый контур. Способ «звезда» предполагает соединение концов фазных обмоток в одну точку. Ее называют нулевой (нейтральной) точкой.

В случае «зигзага» каждая фазная обмотка состоит из 2-х частей на разных стержнях. Соединение 2-х частей происходит навстречу друг другу. Образовавшиеся три вывода соединяют, как «звезду».

Для трансформаторов высокого напряжения применяют соединение «звезда». Заземляется нулевая точка или конец вторичной обмотки. При объединении в «звезду» заземляют фазный провод.

Применение

Для преобразования тока, который передается по электрическим сетям, применяют силовые трансформаторы. Такие устройства способны работать с большими мощностями. Они преобразуют напряжение на линиях с 35…750 кВ в напряжение 6 и 10 кВ и далее в 400 В. После этого электроэнергией могут пользоваться потребители на бытовом уровне.

Трансформаторы тока используют, чтобы снижать ток до требуемой величины. Их применяют в схемах бесконтактного управления, чтобы обезопасить людей и технику от поражения током.

Трансформаторы тока применяют также в измерительных и защитных устройствах, схемах сигнализации и в других приборах.

Особенность трансформатора тока в том, что его вторичная обмотка работает в режиме, близком к короткому замыканию. Если по какой-то причине происходит разрыв цепи на вторичной обмотке, то напряжение на ней повышается до значительных величин.

Скачек напряжения может вызвать поломку оборудования, включенного в сеть. Поэтому должно присутствовать защитное заземление.

Существуют также трансформаторы напряжения, импульсные трансформаторы, автотрансформаторы, сварочные и другие. Для каждого из них существуют своя схема и особенности подключения заземления. Чтобы правильно его выполнить, необходимо изучить техническую документацию к оборудованию.

Зачем заземлять

Заземление нейтрали трансформатора необходимо для создания стабильной работы электроустановки и безопасности людей, которые могут находиться на подстанции.

Рабочее заземление на трансформаторе является частью защитного. Это значит, что заземление, предназначенное для стабильной работы устройства, также защищает от поражения током.

Правила устройства электроустановок требуют, чтобы все силовые трансформаторы были заземлены.

В трансформаторах напряжения заземляется только трансформатор. Согласно правилам устройства электроустановок у трансформатора напряжения заземление вторичной обмотки происходит путем соединения общей точки или одного из концов обмотки с заземляющим проводником.

В трансформаторах тока заземляются вторичные обмотки. Для подключения проводников предусмотрены специальные зажимы. Обмотки нескольких установок можно соединять одним проводником и подключать к одной шине.

В электротехнике выделяют понятие сети с эффективно заземленной нейтралью. Оно применимо для силового трансформатора, у которого заземлено большинство нейтралей обмоток (глухое заземление нейтрали).

Если произойдет однофазное замыкание, то напряжение на поврежденных фазах не должно быть выше 1,4 напряжения на рабочих фазах в нормальных условиях.

Дугогасящие реакторы

В сетях, рассчитанных на 110 кВ и выше, предусмотрена защита с глухозаземленной нейтралью. Если сеть рассчитана на 35 кВ и ниже, то применяется заземление с изолированной нейтралью.

Преимущество изолированной нейтрали в том, что если произойдет замыкание фазы на земли, то это не приведет к короткому замыканию.

На трансформаторах с системой изолированной нейтрали устанавливают дугогасящие реакторы. Они компенсируют емкостные токи, возникающие при замыкании на землю.

Читать еще:  Как заземлить водонагреватель в квартире нет заземления?

Дело в том, что вдоль линии электропередачи накапливается электрический заряд (емкостное электричество). И как только происходит разрыв или иное повреждение изоляции, при контакте с землей возникает ток.

Если он достигает 30 А, образуется разрядная дуга. В результате кабель нагревается, начинает разрушаться изоляция и вместе с ней проводник.

Такое явление приводит к двухфазному и трехфазному замыканию. Срабатывает защита, и трансформатор полностью отключается. Обесточенными остаются сотни и тысячи потребителей электроэнергии.

Чтобы этого не произошло, устанавливают дугогасящие реакторы. Нейтраль заземляют через них. Во время однофазного замыкания на землю возрастает индуктивность дугогасящего реактора. Индуктивная проводимость компенсирует емкостную, и электрическая дуга не возникает.

Через дугогасящие реакторы заземляют нейтраль первичной обмотки одного из трансформаторов сети, в которой соединение обмоток происходит по типу «звезда-треугольник».

Если произошло замыкание на землю, то благодаря такой системе заземления, трансформатор сможет работать на протяжении еще 2-х часов, пока неполадки не будут устранены.

Создание внешнего контура

Чтобы сделать внешний контур заземления трансформатора, применяют вертикальные электроды, соединенные горизонтальными перемычками. Перемычки выполняют из листовой стали толщиной 4 мм и шириной 40 мм. Электроды втыкают в грунт по периметру трансформатора.

Проверяют удельное сопротивление грунта. Оно должно составлять максимум 100 Ом*м. Исходя из этого, требуется создать контур сопротивлением максимум 4 Ом.

Если взять круг диаметром 16 м, с условным трансформатором посередине, то для создания заземляющего контура потребуется минимум восемь электродов длиной по 5 м каждый.

Их размещают на расстоянии приблизительно 1 м от фундамента трансформаторной станции. Чем ближе стержни будут располагаться к стене, тем лучше. Горизонтальные полоски-соединения укладывают на ребро на глубину 0,5-0,7 м.

Такое требование к расположению связано с вопросами безопасности. Заземлитель не должен быть поврежден при проведении каких-либо ремонтных и строительных работ.

Защита от молний

Чтобы выполнить молниезащиты трансформаторной подстанции с металлической крышей, необходимо соединить крышу с внешним контуром заземления.

Соединение происходит в двух противоположных точках. То есть в одной точке кровля соединяется с внешним контуром, и со стороны, расположенной напротив, также происходит соединение кровли с контуром. Соединительным проводником становится проволока толщиной 8 мм.

Если кровля не металлическая, то на ней наверху создают специальный молниеприемник.

Создание внутреннего контура

Трансформаторная подстанция разделена на 3 помещения. Отдельно делают помещения для высокого и низкого напряжения – это помещения распределительных устройств (для входа и выхода). И отдельно предусмотрена трансформаторная камера, непосредственно для трансформатора.

В каждом отделении должна быть проложена заземляющая полоса. Ее прикрепляют к стенам на высоте 0,4…0,6 м, чтобы заземлить все части из металла, не предназначенные для проведения тока. Для крепления применяют дюбеля или специальные держатели круглых и плоских заземляющих проводников.

К заземляющей полосе подключают швеллер, предназначенный для установки трансформатора. Он размещен в стяжке пола. Подсоединяют и другие детали (шинный мост, металлические элементы барьера, крепежные детали, место присоединения переносного заземления). К системе заземления подключают все опорные конструкции из металла и стальные каркасы.

Для разборных соединений применяют болты, в остальных случаях элементы сваривают между собой. Для закрепления переносного заземления используют гайку с ушками «барашек».

Перемычки делают из гибкого медного провода ПВ3. Однако изоляционную оболочку с такого провода надо снять, чтобы можно было следить за целостностью жил.

Заделку в стены осуществляют посредством вставки гильз и заполнением свободного пространства негорючим материалом. Полосу окрашивают в желтый цвет с зелеными полосами. Такую окраску имеет защитный нулевой провод.

Нулевую шину подключают к заземляющему контуру. Корпус трансформатора соединяют с контуром перемычками.

При осмотре трансформатора на вход ставят оградительный барьер и навешивают табличку «Осторожно! Высокое напряжение!».

Трансформаторы разделительные – ГОСТ 30030-93 – Заземление

Содержание материала

23 Заземление

23.1 Доступные металлические части трансформаторов класса I, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции, должны быть постоянно и надежно подсоединены к зажиму защитного заземления, расположенному внутри трансформатора.
Трансформаторы класса II не должны содержать никаких устройств для заземления.
Соответствие проверяют осмотром.
Примечание – Если доступные металлические части отделены от токоведущих частей металлическими частями, которые подсоединены к зажиму защитного заземления или заземляющему выводу, или если они отделены от токоведущих частей двойной или усиленной изоляцией, то они не рассматриваются как попадающие под напряжение в случае повреждения изоляции.

23.2 Зажимы защитного заземления для подсоединения к стационарной проводке и зажимы защитного заземления трансформаторов с креплениями типов Х и М должны соответствовать требованиям разд. 22. Их крепежные средства должны быть эффективно защищены от случайного ослабления, и их ослабление не должно быть возможным без применения инструмента.
Соответствие проверяют осмотром, испытанием вручную и испытаниями по разделу 22.
Примечание – Конструкции, используемые обычно для токоведущих зажимов, за исключением зажимов колонкового типа, обеспечивают достаточную упругость, чем удовлетворяется последнее требование; для других конструкций могут быть необходимы дополнительные меры, такие как использование достаточно упругих частей, которые не могут быть сняты случайно.

23.3 Все части зажима защитного заземления должны быть такими, чтобы при контакте этих частей с медным заземляющим проводом или другого металла с этими частями не возникала опасность коррозии.
Корпус зажима защитного заземления должен быть изготовлен из латуни или другого металла, не менее устойчивого к коррозии, если только он не является частью металлической рамы или оболочки, когда винты или гайки должны быть изготовлены из латуни или из другого металла, не менее устойчивого к коррозии.
Если корпус зажима защитного заземления является частью рамы или оболочки, изготовленных из алюминия или алюминиевого сплава, то должны быть приняты меры предосторожности во избежание коррозии, вследствие контакта между медью и алюминием или его сплавами.
Соответствие проверяют осмотром.
23.4 Штепсельные розетки во вторичной цепи не должны иметь заземляющих контактов.
Соответствие проверяют осмотром.
23.5 Соединение между зажимом защитного заземления (или заземляющим выводом) и подключенными к нему частями должно иметь низкое сопротивление.
Соответствие проверяют следующим испытанием.
Ток, равный 1,5 номинального первичного тока или 25 А, в зависимости от того, что больше, получаемый от источника переменного тока с напряжением холостого хода не выше 12 В, пропускают поочередно через зажим защитного заземления или контакт заземления к каждой из доступных металлических частей.
Примечание – Номинальный первичный ток определяют как частное от деления номинальной выходной мощности на номинальное первичное напряжение, а для многофазных трансформаторов – на номинальное первичное напряжение, умноженное на .

Падение напряжения измеряют между зажимом защитного заземления или контактом заземления приборного ввода и доступной металлической частью, и значение сопротивления вычисляют по току и этому значению падения напряжения.
Сопротивление в любом случае не должно превышать 0,1 Ом.
Примечания
1 Следует обратить внимание на то, чтобы сопротивление между контактом измерительного щупа и испытуемой металлической частью не оказывало влияния на результаты испытаний.
2 При измерении сопротивления сопротивление шнура или гибкого кабеля не учитывают.

Режим изолированной нейтрали для операционных блоков

Как показывает практика, проектирование сетей питания медицинских учреждений во многих случаях сопровождается определенными трудностями. Основной причиной является отсутствие единого комплекса современной нормативной базы в данной области. К отечественным документам, регламентирующим проектирование и работы по силовым сетям питания медицинских учреждений, относятся:
Инструкция РТМ – 42 – 80. – организация питания операционных.
ПУЭ п.1.6.12 – пункт об обязательном применении автоматического непрерывного контроля изоляции в сетях переменного тока с изолированной нейтралью до 1 кВ.
ГОСТ 30030 – требования к изолирующим трансформаторам. Практическим выходом из сложившейся ситуации может быть ориентация на международные нормативы, где данные вопросы проработаны весьма тщательно. К таким стандартам относится IEC 60364–7–710. 2001 (стандарт безопасности в медицинских учреждениях).

Классификация помещений
Согласно IEC 60364–7–710. 2001 в зависимости от вида медицинских процедур, проводимых в помещениях, предусмотрена следующая классификация помещений:
Гр 0 – мед. помещения, где не используются электроприборы
Гр 1 – мед. помещения, где приборы используются внешне или внутренне, но авария силового питания не может привести к гибели или серьезному ущербу для жизни пациента.
Гр 2 – помещения, где первичная неисправность в цепи питания не должна приводить к отказу аппаратуры жизнеобеспечения.
К помещениям Гр 2 относятся: операционные, помещения интенсивной терапии, анестезионные, комнаты подготовки к операции, комнаты послеоперационного восстановления, искусственного сердца и помещения с детьми, родившимися недоношенными. Для питания электроприборов в помещениях медицинских учреждений Гр 2 с целью обеспечения максимальной электробезопасности предписывается использование разделительных трансформаторов с системой контроля изоляции сети (режим изолированной нейтрали или IT – сеть).

Построение сети с изолированной нейтралью
Основным способом получения IT – сети является применение разделительного трансформатора (рис.1).

Рисунок 1 – Применение разделительного трансформатора.

Нагрузка подключается к силовым выходам трансформатора, а корпус прибора к заземляющей шине для предотвращения накопления статического заряда.
В случае применения трехфазного трансформатора выходное напряжение может быть как 220/380 В, 50 Гц, так и трехфазное 220 В, 50 Гц без использования нейтрали, где однофазная нагрузка подключается к линейному напряжению.

Цель использования и достоинства IT – сетей

Применение разделительных трансформаторов с системами контроля изоляции требует достаточно больших затрат и возникает законный вопрос о необходимости тратить такое количество средств.

Читать еще:  Нужно ли заземление для УЗО?

Приведем ряд преимуществ, которые дает сеть с изолированной нейтралью.

1. Первичный пробой (фаза – корпус) в отличие от TN – S сетей не приводит к аварии (рис.2)

Рисунок 2 – Сеть с изолированной нейтралью.

Результатом короткого замыкания любого из выходов трансформатора на заземление (корпус прибора) становится переход IT – сети в разряд сети типа TN – S.

При отсутствии устройства контроля изоляции данная ситуация может пройти незамеченной, поэтому для сетей с изолированной нейтралью обязательным является применение реле контроля изоляции (РКИ), обеспечивающего непрерывный контроль за состоянием изоляции выходной обмотки трансформатора и распределительной сети.

2. Одновременное касание заземленного, неизолированного элемента конструкции и любого из силовых выходов разделительного трансформатора является безопасным. В «идеальной сети» напряжение равно нулю. В реальных сетях токи утечки составляют микроамперы, что значительно меньше уровня токов безопасности и не представляет угрозы.

3. Разделительный трансформатор сам по себе является неплохим фильтром помех и хорошей защитой от импульсных, грозовых перенапряжений, что обеспечивает более надежную работу подключенной аппаратуры. Это свойство часто используется для обеспечения надежной работы цифровой аппаратуры на предприятиях в условиях высокого уровня помех от работы оборудования.

В результате, высокая надежность, электробезопасность и помехозащищенность IT – сетей определило их использование в нефтехимической отрасли, на шахтах, на транспорте и в медицине.

Применение разделительных трансформаторов и организация распределительной сети для питания медицинской аппаратуры имеет ряд специфических требований и правил.

Для сетей питания медицинского оборудования принят пороговый уровень сопротивления изоляции IT – сети в 50 кОм, что соответствует току утечки 4,4 мА.

Принцип организации питания медицинской аппаратуры
В основу организации сети питания для мед. аппаратуры в помещениях Гр 2 заложены три основных принципа:

  • Использование устройств преобразования, передачи и распределения энергии обеспечивающих высокий уровень изоляции и надежности сети.
  • Обеспечение непрерывности питания аппаратуры, как необходимого условия безопасности жизни пациентов.
  • Непрерывный контроль персонала за состоянием IT – сети.


Требования к разделительному трансформатору

  • Мощность разделительных трансформаторов ограничена диапазоном 0,5 – 10 кВА, как для однофазных, так и для трехфазных трансформаторов.

Данное требование связано с тем, что контроль за множеством потребителей в сильно разветвленной распределительной сети менее эффективен. Возникновение аварии или нарушения изоляции в любой из частей может привести к общей аварии сети и затрудняет поиск места неисправности. С этим связано требование нормативов, определяющее питание каждой операционной от одного трансформатора (РТМ – 42).

  • Выходное напряжение трехфазного изолирующего трансформатора 3 ф 220В.

Наличие линейного напряжения 380В в помещении с медицинским оборудованием запрещено, так как является фактором, снижающим электробезопасность помещения (IEC 60364–7–710, Инструкция РТМ – 42).
Подключение потребителей к трехфазному трансформатору осуществляется по приведенной схеме на рис.3:

Рисунок 3 – Подключение потребителей к трехфазному трансформатору.

Применение трехфазного трансформатора требует соответствующей схемы организации распределительной сети, так как провод нейтрали не используется.

  • Обязательное наличие экранирующей обмотки.

Данное требование уменьшает вероятность пробоя изоляции между первичной и вторичной сетями в случае аварии трансформатора и существенно уменьшает токи утечки вызванные «паразитной» емкостью между обмотками. В-третьих, разделительный трансформатор с экранирующей обмоткой является неплохим фильтром высокочастотных помех, что весьма положительно сказывается на работе аппаратуры.

  • Повышенные требования к изоляции трансформатора соответствующие медицинским стандартам.

Например, испытательное напряжение между обмотками и обмотками и корпусом 4150 В.

  • Система плавного старта.

Обязательное требование ГОСТ 30030. Пусковой ток обычного трансформатора составляет от 5 до 8 крат рабочего тока, что может вызывать срабатывание автоматов защиты стандартного исполнения со стороны питающей сети и влиять на работу стороннего оборудования, инициируя кратковременный провал напряжения питания.

  • Отклонение выходного напряжения на холостом ходу и под нагрузкой не более 5 % от Uвх.
  • Повышенная нагрузочная способность.
  • Обязательный контроль температуры обмоток.

Благодаря измерению этих параметров персонал получает оперативную информацию о перегрузке сети и выполняет необходимые мероприятия (например, отключает неиспользуемые нагрузки).

  • Система контроля изоляции (РКИ).
  • Выход дистанционного контроля (сигнализации) о превышении уровня нагрузки и температуры.
  • Пост дистанционного контроля трансформатора (ПДК).


Требования к посту дистанционного контроля

  • Индикация состояния сопротивления изоляции «НОРМА» при R > 50 кОм, «ПРОБОЙ» при R 2 , либо из другого материала с эквивалентным по проводимости сечением.
    Удельное электрическое сопротивление для различных проводников дано в таблице 1.

    Материал проводника Удельное сопротивление
    мкОм х м
    Коэффициент сопротивления по отношению к меди Требуемое сечение для шины заземления, мм 2
    Медь 0,017 80
    Сталь 0,1 5,88 470

    Операционный стол, наркозный аппарат и вся электромедицинская аппаратура, выполненная по 01 и 1 классам электробезопасности, должны быть соединены с шиной заземления проводниками.
    Выбор сечения заземляющего проводника см. таблице 2.

    Таблица 2.

    Сечение питающего проводника, мм 2 Сечение заземляющего проводника, мм 2
    менее или равно 16 равно питающему
    от 16 до 35 не менее 16
    более 35 1/2 питающего

    Минимальное сечение защитного заземляющего проводника, имеющего механическую защиту, должно быть 2,5 мм 2 , а не имеющего механической защиты – 4 мм 2 .
    Все штепсельные розетки должны быть с заземляющими контактами с сечением проводников подключения 2,5 мм 2 .
    При расположении шины заземления по всему периметру операционной шину выравнивания потенциалов не устанавливают.
    Шина заземления крепится к стене с плотным прилеганием. Щели недопустимы.
    В случае если стены зашиты гипроком, то шина заземления должна проходить по капитальной стене, а в гипроке располагаются специальные розетки заземления, соединенные с основной шиной заземления проводником сечением 4 мм 2 .

    Рисунок 6 – Защитное заземление.

    При согласовании готового проекта в Энергонадзоре, как правило, возникает довольно серьезный и конфликтный вопрос о заземлении розеток, питающихся от разделительного трансформатора. Дело в том, что в ПУЭ присутствует пункт 1.7.85 о подключении нескольких нагрузок к разделительному трансформатору в режиме изолированной нейтрали. Приведем дословно содержание:
    «…Допускается питание нескольких электроприемников от одного разделительного трансформатора при одновременном выполнении следующих условий:
    2) открытые проводящие части отделяемой цепи должны быть соединены между собой изолированными, незаземленными проводниками местной системы уравнивания потенциалов, не имеющей соединений с защитными проводниками и открытыми проводящими частями других цепей;
    3) все штепсельные розетки должны иметь защитный контакт, присоединенный к местной незаземленной системе уравнивания потенциалов…»

    Теперь, для наглядности, нарисуем рекомендуемую данным пунктом схему (рис.7)

    Рисунок 7 – Рекомендуемая схема подключения.

    К сожалению, требования данного пункта пытаются распространить и на подключение аппаратов в операционных.

    Результатом включения при данной схеме будет следующее:

      1. Системы контроля изоляции, как отечественного, так и импортного производства не смогут обнаружить первичный пробой.
      2. Появляется возможность накопления статического электричества на корпусах приборов, находящихся во взрывопожароопасном помещении операционной (мед. газы)

    Пункт 1.7.85 противоречит пункту 1.7.104 того же ПУЭ, где даются расчеты заземления для сетей с изолированной нейтралью, пункту 2.4.4 РТМ–42, а заодно и европейским стандартам.

    С точки зрения здравого смысла, в данном случае, для обеспечения безопасной и надежной работы электроаппаратов оптимально использовать подключение на выделенное технологическое заземление.

    Разделительный трансформатор 220В/220В, 380В/220В, 380В/380В, 220В/12В

    Если вы планируете приобрести разделительный трансформатор, тогда помните, что это устройство предназначается для преобразования напряжения и переменного тока. Именно эти устройства могут использовать на входе и на выходе одинаковое напряжение.

    В этой статье мы предоставили вашему вниманию подробную информацию. Если вы не знаете, как выглядит разделительный трансформатор, тогда в этой статье вы сможете найти эту информацию.

    Разделительный трансформатор и его принцип работы

    Трансформаторы напряжения необходимы для того, чтобы защитить вашу технику. Безопасный разделительный понижающий трансформатор производства АВВ не использует заземление. Если вы решите к нему прикоснуться, тогда он не принесет никакого труда. Это происходит благодаря тому, что обмотки значительно отдалены друг от друга. Единственное что вам нельзя делать, так это прикасаться к обмотке. В результате этого вас может ударить током.

    Обычно это устройство используют для сети напряжение в которой составляет 120 Вольт. Минимальное напряжение в этом случае не должно быть меньшим 24 Вольт. При работе устройства будет создана гальваническая развязка сверхнизкого напряжения. Этот эффект удалось достигнуть благодаря специальному разделению обмоток. На стальной сердечник будет наматываться обмотка и между ней возникнет магнитное поле. Индуционирование тока, который получиться будет происходить во второй обмотке.

    Основным преимуществом этого трансформатора считается то, что он способен предотвратить резкие перепады напряжения в электросети. Благодаря этому он также защищает вашу аппаратуру от скачков напряжения.

    Применение

    Специалисты знают, что применять это оборудование можно не только в быту, но и на производстве. Это объясняется тем, что использовать устройство не составляет труда. Также во время своей работы оно считается достаточно безопасным. Многие специалисты заявляют, что устройство может работать даже в условиях повышенной электробезопасности. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про идеальный трансформатор.

    Особенно полезным устройство может стать, если вы планируете делать ремонт. Также при необходимости разделительный трансформатор можно использовать и для влажных помещений. Установку не следует выполнять самостоятельно. Если у вас нет определенных знаний, тогда лучше вызвать специалиста, который быстро выполнит установку.

    Виды разделительного трансформатора

    Виды разделительного трансформатора могут быть разнообразными. Их разделяют в зависимости от области применения и количества обмотки:

    1. Если первичная обмотка трансформатора подключается к источникам тока, а вторичная подключается к измерительным приборам, тогда это устройство называется трансформатором тока. Это устройство можно будет использовать в различных измерительных цепях.
    2. Импульсный трансформатор способен преобразовывать полученные сигналы и передавать электрический импульс. Чаще всего эти устройства применяются в технике.
    3. Чтобы преобразовать синусоидальное напряжение многие специалисты используют пик-трансформатор.
    4. Если первичная и вторичная обмотка соединяется напрямую, тогда это устройство можно называть автотрансформатором.
    5. В силовом трансформаторе вы можете встретить несколько видов обмоток. Они предназначаются для преобразования тока с помощью электромагнитной индукции.
    6. Разделительный трансформатор используют для обеспечения нормального тока для фонарей. Устройство представляет собою компактный прибор, который имеет изолированные обмотки. При необходимости портативный прибор можно установить на специальную подставку.

    Разделительные трансформаторы могут быть достаточно разнообразными. Если устройство используется в медицине, тогда его называют индивидуальным медицинским разделительным трансформатором. Он способен работать в электрической цепи 220 Вольт. Среди отечественных производителей можно выделить компанию ОСО Электра.

    Особенностью разделительного трансформатора можно считать то, что в этом устройстве практически полностью отсутствует гальваническая развязка с нейтралью и фазой. Благодаря этому вы сможете защитить себя от удара тока. При необходимости вы также можете подсоединить специальный блок, который будет управлять всеми необходимыми процессами. Для бытовых нужд обычно производители используют повышающий разделительный трансформатор. Он может быть бытовым или промышленным. При необходимости можете прочесть про намотку тороидального трансформатора.

    В последнее время также могут применяться разделительные трансформаторы встроенные или специальные. Также многие устройства могут работать с номинальным первичным напряжением. Частота постоянного тока не должна превышать 50 Гц.

    Подключение разделительного трансформатора к котлу отопления

    Перед подключением вам необходимо отключить электропитание. Теперь вам необходимо развязать гальваническую цепь и для этого можно применить трансформатор. Предохраняющая техника должна иметь порог напряжения 10-15%. Теперь вам необходимо подключить устройства. При работе вы также можете соединить устройство с нулевым проводом.

    Первую проверку можно выполнить уже после первого нагрева. При повторном подключении к сети необходимо дождаться полного охлаждения системы.

    Как сделать разделительный трансформатор самому

    Перед изготовлением вам необходимо изучить схему разделительного трансформатора, которая представлена вашему вниманию ниже. Это устройство способно соединять в себе два магнитных поля. Если вы планируете получить это устройство, тогда постарайтесь выбирать небольшую мощность.

    Разделительный сетевой трансформатор необходимо будет подключать к сети 220 Вольт. Две обмотки необходимо соединить последовательным путем. Трогать их пока нельзя, так как они могут иметь напряжение. Теперь обмотки необходимо присоединить к каркасу. Основным моментом во время подключения считается то, что провода не должны соприкасаться между собой. Чтобы проверить устройство, вам необходимо подключить обычную лампу к контактам и включить ее в сеть. Если у вас есть желание, тогда к механизму можно подключить стабилизатор.

    Если вы планируете создавать трансформаторы, тогда постарайтесь выполнять небольшие модели устройства. Электричество это раздел науки, который требует определенных навыков.

    Режим изолированной нейтрали для операционных блоков

    РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ СЕТЕЙ ПИТАНИЯ

    Как показывает практика, проектирование сетей питания медицинских учреждений во многих случаях сопровождается определенными трудностями. Основной причиной является отсутствие единого комплекса современной нормативной базы в данной области. К отечественным документам, регламентирующим проектирование и работы по силовым сетям питания медицинских учреждений, относятся:

    Инструкция РТМ – 42 – 80. – организация питания операционных.

    ПУЭ п.1.6.12 – пункт об обязательном применении автоматического непрерывного контроля изоляции в сетях переменного тока с изолированной нейтралью до 1 кВ.

    ГОСТ 30030 – требования к изолирующим трансформаторам.

    Практическим выходом из сложившейся ситуации может быть ориентация на международные нормативы, где данные вопросы проработаны весьма тщательно. К таким стандартам относится IEC 60364–7–710. 2001 (стандарт безопасности в медицинских учреждениях).

    КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ

    Согласно IEC 60364–7–710. 2001 в зависимости от вида медицинских процедур, проводимых в помещениях, предусмотрена следующая классификация помещений:

    Гр 0 – мед. помещения, где не используются электроприборы

    Гр 1 – мед. помещения, где приборы используются внешне или внутренне, но авария силового питания не может привести к гибели или серьезному ущербу для жизни пациента.

    Гр 2 – помещения, где первичная неисправность в цепи питания не должна приводить к отказу аппаратуры жизнеобеспечения.

    К помещениям Гр 2 относятся: операционные, помещения интенсивной терапии, анестезионные, комнаты подготовки к операции, комнаты послеоперационного восстановления, искусственного сердца и помещения с детьми, родившимися недоношенными. Для питания электроприборов в помещениях медицинских учреждений Гр 2 с целью обеспечения максимальной электробезопасности предписывается использование разделительных трансформаторов с системой контроля изоляции сети (режим изолированной нейтрали или IT – сеть).

    ПОСТРОЕНИЕ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

    Основным способом получения IT – сети является применение разделительного трансформатора (рис.1).


    Рисунок 1 – Применение разделительного трансформатора.

    Нагрузка подключается к силовым выходам трансформатора, а корпус прибора к заземляющей шине для предотвращения накопления статического заряда.
    В случае применения трехфазного трансформатора выходное напряжение может быть как 220/380 В, 50 Гц, так и трехфазное 220 В, 50 Гц без использования нейтрали, где однофазная нагрузка подключается к линейному напряжению.

    ЦЕЛЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ДОСТОИНСТВА IT – СЕТЕЙ

    Применение разделительных трансформаторов с системами контроля изоляции требует достаточно больших затрат и возникает законный вопрос о необходимости тратить такое количество средств.

    Приведем ряд преимуществ, которые дает сеть с изолированной нейтралью.

    1. Первичный пробой (фаза – корпус) в отличие от TN – S сетей не приводит к аварии (рис.2)


    Рисунок 2 – Сеть с изолированной нейтралью.

    Результатом короткого замыкания любого из выходов трансформатора на заземление (корпус прибора) становится переход IT – сети в разряд сети типа TN – S.

    При отсутствии устройства контроля изоляции данная ситуация может пройти незамеченной, поэтому для сетей с изолированной нейтралью обязательным является применение реле контроля изоляции (РКИ), обеспечивающего непрерывный контроль за состоянием изоляции выходной обмотки трансформатора и распределительной сети.

    2. Одновременное касание заземленного, неизолированного элемента конструкции и любого из силовых выходов разделительного трансформатора является безопасным. В «идеальной сети» напряжение равно нулю. В реальных сетях токи утечки составляют микроамперы, что значительно меньше уровня токов безопасности и не представляет угрозы.

    3. Разделительный трансформатор сам по себе является неплохим фильтром помех и хорошей защитой от импульсных, грозовых перенапряжений, что обеспечивает более надежную работу подключенной аппаратуры. Это свойство часто используется для обеспечения надежной работы цифровой аппаратуры на предприятиях в условиях высокого уровня помех от работы оборудования.

    В результате, высокая надежность, электробезопасность и помехозащищенность IT – сетей определило их использование в нефтехимической отрасли, на шахтах, на транспорте и в медицине.

    Применение разделительных трансформаторов и организация распределительной сети для питания медицинской аппаратуры имеет ряд специфических требований и правил.

    Для сетей питания медицинского оборудования принят пороговый уровень сопротивления изоляции IT – сети в 50 кОм, что соответствует току утечки 4,4 мА.

    ПРИНЦИП ОРГАНИЗАЦИИ ПИТАНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ АППАРАТУРЫ.

    В основу организации сети питания для мед. аппаратуры в помещениях Гр 2 заложены три основных принципа:

    • Использование устройств преобразования, передачи и распределения энергии обеспечивающих высокий уровень изоляции и надежности сети.
    • Обеспечение непрерывности питания аппаратуры, как необходимого условия безопасности жизни пациентов.
    • Непрерывный контроль персонала за состоянием IT – сети.

    ТРЕБОВАНИЯ К РАЗДЕЛИТЕЛЬНОМУ ТРАНСФОРМАТОРУ.

    • Мощность разделительных трансформаторов ограничена диапазоном 0,5 – 10 кВА, как для однофазных, так и для трехфазных трансформаторов.
    • Выходное напряжение трехфазного изолирующего трансформатора 3 ф 220В.

    Наличие линейного напряжения 380В в помещении с медицинским оборудованием запрещено, так как является фактором, снижающим электробезопасность помещения (IEC 60364–7–710, Инструкция РТМ – 42). Подключение потребителей к трехфазному трансформатору осуществляется по приведенной схеме на рис.3:


    Рисунок 3 – Подключение потребителей к трехфазному трансформатору.

    Применение трехфазного трансформатора требует соответствующей схемы организации распределительной сети, так как провод нейтрали не используется.

    • Обязательное наличие экранирующей обмотки.

    Данное требование уменьшает вероятность пробоя изоляции между первичной и вторичной сетями в случае аварии трансформатора и существенно уменьшает токи утечки вызванные «паразитной» емкостью между обмотками. В-третьих, разделительный трансформатор с экранирующей обмоткой является неплохим фильтром высокочастотных помех, что весьма положительно сказывается на работе аппаратуры.

    • Повышенные требования к изоляции трансформатора соответствующие медицинским стандартам.

    Например, испытательное напряжение между обмотками и обмотками и корпусом 4150 В.

    • Система плавного старта.

    Обязательное требование ГОСТ 30030. Пусковой ток обычного трансформатора составляет от 5 до 8 крат рабочего тока, что может вызывать срабатывание автоматов защиты стандартного исполнения со стороны питающей сети и влиять на работу стороннего оборудования, инициируя кратковременный провал напряжения питания.

    – Отклонение выходного напряжения на холостом ходу и под нагрузкой не более 5 % от U вх .

    • Повышенная нагрузочная способность.
    • Обязательный контроль температуры обмоток.

    Благодаря измерению этих параметров персонал получает оперативную информацию о перегрузке сети и выполняет необходимые мероприятия (например, отключает неиспользуемые нагрузки).

    – Система контроля изоляции (РКИ).

    – Выход дистанционного контроля (сигнализации) о превышении уровня нагрузки и температуры.

    • Пост дистанционного контроля трансформатора (ПДК).
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector