Практическое занятие № 5

Раздел 1. Расчет систем обеспечения

БЕЗОПАСНОСТИ

Тема. Расчет защитного заземления

1. Теоретические положения.

2. Расчет заземляющего устройства.

Время: 2 часа.

Литература

1. Охрана труда в электроустановках: учебник для вузов; под ред. проф. Б.А. Князевского. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1977. – 320 с.

2. Правила устройства электроустановок. - 6-е изд., перераб. и доп., с измен. – М.: Главгосэнергонадзор России, 1998. – 607.

1 Теоретические положения

1.1 Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение частей электроустановки с заземляющим устройством с целью обеспечения электробезопасности.

Корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, аппаратов и другие металлические нетоковедущие части могут ока­заться под напряжением при замыкании на корпус.

Если корпус не имеет контакта с землей, то прикосновение к нему в этом случае так же опасно, как и прикосновение к фазе с исправной изоляцией.

Если же корпус соединен с землей (рисунок 1.1), он окажется под напряжением, равным

U_З = I_З R_З, (1.1)

где I_З – ток замыкания;

R_З – сопротивление заземляющего устройства.

Рисунок 1.1 – Выносное заземление:

а – принципиальная схема; б – вид в плане.

Человек, касающийся этого корпуса, попадает под напряжение при­косновения

U_пр = U_З ₁, (1.2)

где ₁ – коэффициент напряжения прикосновения, имеющий величину меньше единицы и равный отношению напряжения на теле человека к напряжению на заземлителе.

Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока замыкания на землю (на корпус) при одновременном прикосновении к ним человека.

Ток через человека равен [1]

(1.3)

где R_ch =R_h+R_об+R_н – полное сопротивление цепи через человека, состоящее из сопротивления тела человека R_h, сопротивления обуви R_об и сопротивления опорной поверхности ног R_н.

Последнее выражение показывает, что чем меньше величины R_З и ₁, тем меньше ток через человека, стоящего на земле и касающегося корпуса оборудования, который находится под напряжением.

Таким образом, электробезопасность обеспечивается путем заземления корпуса посредством заземлителя, имеющего малое сопротивление заземления R_З и малый коэффициент напряжения прикосновения ₁.

1.2 Область применения защитного заземления

Защитное заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления.

Это возможно в сетях с изолированной нейтралью напряжением до и выше 1 000 В, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус ток практически не зависит от величины сопротивления заземления.

Защитное заземление применяется также в сетях с большими токами замыкания на землю, т. е. в сетях напряжением выше 1 000 В с эффективно за­земленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю явля­ется коротким замыканием, при этом срабатывает макси­мальная токовая защита.

Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть выше 1 000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.

Коэффициентом замыкания на землю в трехфазной электрической сети называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

В сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 000 В ток за­мыкания на землю тем больше, чем меньше сопротивление заземления, что значительно снижает эффективность защитного заземления.

Поэтому, согласно [2] в электрических сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью защитное заземление применяется совместно с занулением и защитным отключением.