В любой электрической сети, в каждом приборе имеются понижающие или измерительные трансформаторы. Конструкция современных трансформаторов не исключает случаев электрического контакта между обмотками разных напряжений ¾ вследствие замыкания на корпус или непосредственно между обмотками. Переход высшего напряжения на сторону низшего может повлечь за собой повреждение изоляции приемников электроэнергии, возникновение несчастных случаев и других аварийных ситуаций на стороне низшего напряжения.
Допустим, в трехфазной сети с изолированной нейтралью ток нагрузки измеряется амперметром А, подключенным к трансформатору тока ТТ (рисунок 2.3, а).
От этой сети, в частности, получает питание понижающий трансформатор ТР 380/36 В для светильников местного освещения в помещении с повышенной опасностью поражения током (рисунок 2.3, б).
Цепи вторичных обмоток трансформаторов ¾ низковольтные, поэтому возникновение режима однополюсного прикосновения к ним вполне вероятно. В случае замыкания между обмотками в этом режиме человек фактически прикасается к фазе А (рисунок 2.3, а) или к фазе В (рисунок 2.3, б).
Рисунок 2.3 ¾ Варианты перехода высокого напряжения на сторону низшего в сети 380 В: при замыкании между обмотками трансформатора тока (а) и при замукании между обмотками трансформатора напряжения (б)
В качестве технического средства защиты применяют заземление одного полюса вторичной обмотки трансформатора. Принцип работы такой защиты аналогичен защитному шунтированию. В сетях с глухим заземлением нейтрали необходимо выполнить зануление полюса вторичной обмотки понижающего трансформатора.
Если первичная обмотка имеет напряжение выше 1000 В, то ее замыкание на обмотку низшего напряжения ухудшает также и условия пожаробезопасности.
Допустим, в трансформаторе 10/0,4 кВ происходит замыкание фазы А на обмотку низшего напряжения, работающую в режиме с изолированной нейтралью. В контуре тока замыкания IЗАМ (рисунок 2.4) основная часть фазного напряжения первичной обмотки падает на сопротивлениях изоляции фаз сети 380 В. Поэтому в рассматриваемом случае напряжение фаз сети низкого напряжения относительно земли составит UФЗ = 6 кВ.
Согласно Правилам, изоляция каждого электротехнического изделия подвергается испытаниям на электрическую прочность. Во время этих испытаний к ней в течение 1 минуты прикладывается напряжение UИСП = 2* UРАБ + 1000 В. В частности, при UРАБ =380 В UИСП = 2 кВ. В этом случае UФЗ = 6 кВ >> UИСП = 2 кВ, что может вызвать во всей сети электрические побои изоляции с сопутствующими им дуговыми замыканиями и пожарами.
Рисунок 2.4 ¾ Переход высшего напряжения на сторону низшего в высоковольтной сети
Техническое средство защиты в этой ситуации ¾ заземление нейтрали вторичной обмотки понижающего трансформатора через пробивной предохранитель ППР. Предохранитель одним контактом подключается к нейтрали, а вторым ¾ к заземлителю. Между этими контактами имеется изоляционная прокладка из слюды толщиной 0,5 мм со сквозными отверстиями. В нормальных эксплуатационных режимах вторичная обмотка работает в режиме с изолированной нейтралью. При появлении высокого напряжения происходит пробой воздушных промежутков в отверстиях слюдяной прокладки, и ток замыкания между обмотками проходит по низкоомному контуру «поврежденная фаза А ¾ обмотка низшего напряжения ¾ дуговой разряд в предохранителе ППР ¾ заземлитель ¾ земля ¾ заземлитель нейтрали обмотки высоковольтного питающего трансформатора». При этом на стороне высокого напряжения срабатывает так называемая «земляная защита» и снимается питание с поврежденного трансформатора.
Исправность пробивных предохранителей контролируют специальные устройства.