1.30.Явления при стекании тока в землю. Напряжение прикосновения, шаговое напряжение

Стекание тока в землю ― это явление, при котором происходит резкое снижение потенциала, оказавшихся под напряжением металлических частей оборудования (корпуса, станины и т.д.), до потенциала заземлителя φ₃ : φ₃= I₃R₃, ,

где ― величина тока, стекающего в землю;

― сопротивление, которое равно сопротивлению заземляющего устройства.

Создается между корпусом и землей соединение большой проводимости благодаря чему ток. Проходящий через тело человека, становиться не опасным для жизни. Так как, при возникновении аварийной ситуации, например, при замыкании фазы на корпус, прикосновение работника к корпусу равнозначно прикосновению к фазе и через тело его может протекать ток опасной величины. Опасность напряжения, при наличии защитного заземления снижается, так как для тока создается электрическая цепь, имеющая малое сопротивление = 4 Ом или 10 Ом, вследствие чего и происходит стекание тока по пути наименьшего сопротивления.

Сопротивление тела человека может иметь значения: 104…106 Ом. Для обеспечения большей надежности средств защиты, обеспечивающих электробезопасность, применяется расчетное значение сопротивления человека, равное 1000 Ом.

Напряжение шага (шаговым напряжением) называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека.

Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места, потенциал поверхности грунта уменьшается, так как сечение проводника (почвы) увеличивается пропорционально квадрату радиуса, и на расстоянии 20 м может приниматься равным нулю.

Поражение при шаговом напряжении усугубляются тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног, человек может упасть, после этого электрическая цепь замыкается на теле через жизненно важные органы.

Напряжение между двумя точками цепи электрического тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения.

Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело человека, или напряжением прикосновения и зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека, напряжения сети, схема самой сети, режима ее нейтрали (заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли, значения емкости токоведущих частей относительно земли и т.п.

1.31.Меры защиты от поражения электрическим током

Для предотвращения опасного воздействия электрического тока на человека применяются следующие меры защиты: защитное заземление; зануление, электрическое разделение сетей; применение малых напряжений; контроль и профилактика повреждения изоляции; двойная изоляция; защитное отключение; выравнивание потенциала; защита от случайного прикосновения к токоведущим частям; оградительные устройства; электрозащитные средства и приспособления; блокировки; предупредительная сигнализация, знаки безопасности.

Согласно ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ электробезопасность и действие средств защиты от опасности поражения электрическим током обеспечиваются: конструкцией электроустановок, техническими способам и средствами защиты; организационными и техническими мероприятиями.

Защитное заземление наиболее распространено и является эффективным способом защиты от поражения электрическим током.

Это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей оборудования. Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжения прикосновения и тока, протекающих через тело человека.

Назначение защитного заземления ― устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу электрооборудования или к другим нетоковедушим металлическим частям, оказавшимся под напряжением. В основе этого метода защиты человека от напряжения электрическим током лежит явление стекания тока в землю.

На рисунке 4 показана принципиальная схема защитного заземления и потенциальная кривая, отражающая закон распределения потенциала на поверхности земли вокруг одиночного заземлителя, , где показано, что при возникновении замыкания в точке А, закон распределения потенциала имеет гиперболический характер, и максимальное значение потенциал имеет в точке замыкания А, снижаясь по мере удаления от места замыкания.

Защитное заземление состоит из вертикальных заземлителей, соединенных между собой полосовыми горизонтальными заземлителями и находящихся в земле на глубине H₀ не менее 0,5 м. В качестве вертикальных заземлителей используются металлические элементы в виде стержней, труб, уголков, швеллера и др. для полосового заземлителя используется, как правило, металлическая полоса сечением 12x4; 16x4 мм. Соединение полосы с вертикальными заземлителями производиться в соответствии с ПУЭ не допускаются.

Рисунок 4 — Принципиальная схема защитного заземления

― напряжение прикосновения, В; ― величина тока, А; ―

потенциальная кривая; КЭ ― корпус электроустановки; ― сопротивление защитной установки; ― электрическое сопротивление тела человека; З ― заземлитель вертикальный

На практике используются групповые заземлители ― параллельное соединение одиночных заземлителей и полосы. Такой заземлитель имеет меньшее сопротивление растеканию тока и создает лучшее выравнивание потенциала в объеме и на поверхности земли.

Требование к конструкции, устройству и параметрам защитного заземления определяются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ «Электробезопааность. Защитное заземление, зануление».

В качестве заземлителей, кроме искусственных, используются естественные заземлители ― это находящиеся в земле металлические предметы (водопроводные трубы, другие металлические трубы, кроме трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных гозов; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей; свинцовые оболочки кабелей и т.п.)

Нормативные документы устанавливают значение наибольшего допустимого сопротивления защищенного заземляющего устройства в электроустановках. Так, в электроустановках да 1000 В в сети с изолированной нейтралью при мощности генератора до 1000 кВА составляет 10 Ом, а при мощности до 100 кВА составляет 4 Ом.

Расчет заземляющего устройства заключается в определении типа заземления, количества, размеров, способа расположения одиночных заземлителей.

В соответствии с ПУЭ заземление или зануление электроустановок следует выполнять:

• при напряжении 380 В и выше переменного тока;

• при напряжении 440 В и выше постоянного тока;

• при напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока (в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках).

Предусматривается проверка состояния заземляющих устройств электроустановок в процессе их эксплуатации, каждое заземляющее устройство должно иметь паспорт, содержащий схему устройства, основные технические и расчетные данные, сведения о произведенных ремонтах, внесенных изменениях.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус. Происходит быстрое отключение поврежденной электроустановки от электрической сети.

Принцип действия зануления ― превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание между фазным и нулевым проводами, с целью образования большого тока по величине, способного обеспечить срабатывание защиты и таким образом автоматически отключить поврежденную электроустановку от электрической сети.

В качестве средств защиты могут быть плавкие предохранители, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловыми реле, автоматы, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузки.

Зануление применяют в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью. Занулению подлежат нетоковедущие части электрооборудования, которые должны быть заземлены. Одновременно электроустановки заземлять и занулять не запрещается, так как это улучшает условия безопасности за счет дополнительного заземления нулевого защитного провода.