Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроснабжение городского хозяйства. Лабораторный практикум.pdf
N – открытые проводящие части присоединены к глухозаземлённой ней-
трали источника питания.
Последующие (после N) буквы – совмещение в одном проводнике или
разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
S – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники разделены;
C – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников
совмещены в одном проводнике (PEN – проводни
к);
N – нулевой рабочий (нейтральный) проводник;
PE – защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный
проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);
PEN – совмещённый нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.
а)
б)
Рис. 2.5. Система TT переменного (а) и постоянного (б) тока:
открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземления,
электрически независимого от заземлителя нейтрали: 1 – заземлитель нейтрали
источника переменного тока; 1–1 – заземлитель вывода источника постоянного тока;
1–2 – заземлитель средней точки источника постоянного тока;
2 – открытые проводящие части; 3 – заземлитель открытых проводящих
частей электро
установки; 4 – источник питания
11
Заземляющие устройства. Заземляющим устройством называется сово-
купность заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем называется
металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосред-
ственном соприкосновении с землёй. Заземляющие проводники – это метал-
лические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановок
с заземлителем.
Если через заземлитель пропустить ток, то на самом заземлителе и
в точках земли, расположенных в непосредственной близости от него, возник-
нут поте
нциалы (относительно бесконечно удалённой точки). С удалением
от места расположения заземлителя потенциал уменьшается, так как попереч-
ное сечение земли, через которое протекает ток, увеличивается. В удалённых
точках потенциалы близки к нулю. Таким образом, в качестве точек нулевого
потенциала могут служить точки, достаточно удалённые от заземлителя, потен-
циалы которых практич
ески равны нулю. Обычно достаточно расстояние
несколько десятков метров. Крутизна кривой распределения потенциалов
зависит от проводимости грунта: чем больше проводимость грунта, тем более
пологую форму имеет кривая, тем дальше расположены точки нулевого
потенциала.
Сопротивление, которое оказывает току грунт, называется сопротивле-
нием растеканию. В практике сопротивление растеканию относят не к грунту,
а к за
землителю и применяют сокращённый условный термин «сопротивление
заземлителя».
Сопротивление заземлителя определяется отношением напряжения на
заземлителе относительно точки нулевого потенциала к току, протекающему
через заземлитель.
Таким образом, сопротивление заземляющего устройства включает
сопротивление заземлителя (активное) и сопротивление заземляющей сети
(активное и индуктивное, доля индуктивного сопротивления растёт при пр
име-
нении стальных проводников).
12
Удельное сопротивление грунта зависит от его характера, от температуры, от содержания в нем влаги и электролитов. Наибольшее сопротивление
имеет место в зимнее время при промерзании грунта и в летнее время при его
высыхании. Измерение удельного сопротивления грунта необходимо при проектировании заземляющих устройств, чтобы не затратить излишние средства на
сооружение заземлений (а это будет ясно лишь по окончании работ по устройству заземления), а также чтобы не пр
ишлось уже после сооружения установки
осуществлять дополнительные мероприятия по расширению заземляющих
устройств.
С целью получения достоверных результатов измерения удельного
сопротивления грунта следует производить в тёплое время года, а увеличение
сопротивления вследствие высыхания или промерзания грунта учитывается
повышаю
щими коэффициентами.
Для устройства заземлений в установках переменного тока следует в первую очередь использовать естественные заземлители. Естественные заземлители – это различные конструкции и устройства, которые по своим свойствам
могут одновременно выполнять функции заземлителей: водопровод, металлические оболочки кабелей, металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие надёжное соединен
ие с землёй.
В водопроводной сети, если трубы не изолированы от земли и выполнены
из стали или чугуна, происходит растекание тока в землю на большом протяжении. Водопроводные трубы укладываются ниже глубины промерзания
(и высыхания), и поэтому сопротивление растеканию можно считать постоянным в течение всего года.
Свинцовые оболочки проложенных в земле ка
белей могут обеспечивать
достаточно малые сопротивления растеканию, и поэтому их использование
рекомендуется. Алюминиевые оболочки кабелей, выпускающиеся с защитными
покрытиями для предотвращения коррозии алюминия при соприкосновении
с землёй, для устройства заземлений применены быть не могут. Стальная броня
кабелей как заземлитель в расчёт не принимается.
13
Рис. 2.6. Распределение потенциалов при растекании тока
в земле с одиночного вертикального заземлителя
14
3. ПОРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Электрический удар, т.е. поражение электрическим током возникает при
приближении человека на недопустимое расстояние к включённым токоведущим частям или в результате непосредственного прикосновения к ним. Электрический удар характеризуется возбуждением живых тканей организма человека, что приводит к непроизвольному судорожному сокращению мышечной
ткани.
Действие электрического тока на организм человека. Степень поражения
организма че
ловека электрическим током зависит от сопротивления тела человека и величины приложенного к нему напряжения, силы тока, проходящего
через тело, длительности его воздействия, пути прохождения, рода и частоты
тока, индивидуальных особенностей пострадавшего и факторов окружающей
среды.
Тело человека является проводником электрического тока. Сопротивле-
ние тела человека – величина переменная, за
висящая от множества факторов,
в том числе и от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды. Наличие на коже различного
рода повреждений – потертостей, порезов, ссадин – резко уменьшает её электрическое сопротивление в этих местах.
Сопротивление тела человека зависит от возраста и пола людей: у жен-
щин это сопротивл
ение меньше, чем у мужчин, у детей – меньше, чем у взрослых, у молодых людей меньше, чем у пожилых. Объясняется это толщиной и
степенью огрубения верхнего слоя кожи. При расчётах обычно принимают
сопротивление тела человека, равное 1000 Ом. Главным фактором, определяющим исход поражения, является величина тока, прошедшего через человека I
чел
.
Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него переменного
тока величиной 0,6…1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым.
При токе 10…15 мА возникают судороги в мышцах, и человек не может само-
15
стоятельно разжать руку, в которой зажата токоведущая часть. Такой ток принято называть неотпускающим. Ток меньшего значения называют отпускающим. При 50…100 мА возникают судороги мышц грудной клетки, в результате
чего дыхание прекращается, и через 5…7 минут человек умирает от удушья.
Ток более 100 мА до 5 А уже через 1…2 секунды вызывает фибрилляцию сердца – хаот
ическое разновременное сокращение волокон сердечной мышцы (фибрилл), в результате сердце перестаёт нормально сокращаться, и кровообращение в организме прекращается. Ток более 5 А приводит к немедленной остановке сердца и параличу дыхания. При возникновении нарушений в функционировании сердца или органов дыхания пострадавшему необходимо срочно
оказать первую помощь в виде искусственного дыхания. Следует иметь в виду,
что ток, непосредственно протекаю
лишь часть тока, протекающего через тело человека I
(I
с / Iчел
, %) и вероятности возникновения того или иного пути тока в теле чело-
щий через сердце человека 1 с составляет
. С учётом величины
чел
века, в порядке убывания опасности поражения возможны следующие случаи:
правая рука–ноги – (6,7%); левая рука–ноги (3,7%); рука–рука – (3,3%); нога–
нога – (0,4%).
Степень поражения зависит от времени воздействия тока. Это обстоятельство нашло отражение в ГОСТ 12.1.038–82, где указаны допустимые значения напряжения прикосновения U
и тока I
пр
, проходящего через человека
чел
по пути рука–рука и рука–ноги. Некоторые значения этих величин применительно к электроустановкам напряжением до 1 кВ, приведены в табл. 3.1.
3.1. Допустимые значения напряжения прикосновения U
и тока I
пр
чел
на пути рука–рука и рука–ноги в зависимости от времени воздействия, τ
Нормируемая
величина
0,01…0,08 0,1 0,2 0,3 0,5 0,7 1,0 Более 1,0
Продолжительность воздействия тока τ, с.
Uпр, B 650 500 250 165 100 70 50 36
I
, мА 650 500 250 165 100 70 50 6
чел
16
Указанные в таблице значения Uпр, I
, и τ позволяют разрабатывать
чел
средства защиты, в частности зануление, защитное заземление и отключение,
обеспечивающие требуемый уровень безопасности. Исход поражения зависит
также от частоты и рода тока. Установлено, что наиболее опасен для человека
ток промышленной частоты (50 Гц). Постоянный ток напряжением до 500 В
менее опасен, чем переменный частотой (50 Гц), а при напряжении более 600 В,
постоянный ток опаснее переменного. С увеличением частоты переменного
тока, проходящего через те
ло человека, полное сопротивление тела уменьшает-
ся, а величина проходящего тока возрастает. Однако уменьшение сопротивле-
ния возможно лишь в пределах частот от 0 до 50…60 Гц, дальнейшее же повы-
шение частоты сопровождается снижением опасности поражения, которая
полностью исчезает при частоте 450…500 кГц. Но эти токи сохраняют опас-
ность ожогов, как в случ
ае возникновения электрической дуги, так и при про-
хождении их непосредственно через тело человека. Снижение опасности пора-
жения током с увеличением частоты становится практически заметным при
частоте 1…2 кГц.
Виды поражения электрическим током. Существуют два, отличающихся
один от другого, вида поражения электрическим током; внутреннее – электри-
ческий удар и внешнее – э
лектрические травмы.
Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма прохо-
дящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением
мышц. Возникает электрический удар при длительном прохождении тока через
тело человека, что приводит к поражению внутренних органов и сопровождает-
ся сокращениями мышц.
Исход воздействия тока на организм при этом может быть различен –
от лёгкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев руки
до прекращения работы сердца или лёгких, т.е. до смертельного поражения.
Электрические удары условно можно разделить на 4 степени:
17
1) судорожное сокращение мышц без потери сознания;
2) судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранив-
шимся дыханием и работой сердца;
3) потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания
(либо того и другого вместе);
4) клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения
от случайной причины, например от электрического тока (7 – 8 минут).
Электрич
еские травмы в отличие от электрического удара связаны
с поражением внешних частей тела. К электротравмам относятся: ожоги, электрические метки, электрометаллизация кожи, электролиз крови, электроофтальмия, косвенный травматизм.
Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой. Ожоги
наружные термические происходят при коротких замыканиях и при электрической дуге. Ожоги внутренних органов могут привести к тяжелы
м последствиям.
Электрические знаки (знаки тока или электрические метки) представляют
собой чётко очерченные пятна серого или бледно-жёлтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшегося действию тока. Знаки имеют круглую
или овальную форму диаметром 8…10 мм с углублением в центре.
Металлизация кожи – это проникновение в её верхние слои мельчайших
части
чек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.
Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях разъедини-
телей и рубильников под нагрузкой, электросварочных работах и т.п.
Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз, возникающее
в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые
энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические
изменения. Такое о
блучение возможно при наличии электрической дуги, которая является источником интенсивного излучения не только видимою света, но
и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.
Электрозащитные средства для электроустановок напряжением до
1000 В. Основными электрозащитными средствами в электроустановках на-
18
пряжением до 1000 В являются диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками и указатели напряжения.
Наиболее широкое применение находят диэлектрические перчатки, изготовленные из резины. Перед применением перчатки необходимо проверить на
герметичность. Применять негерметичные перчатки запрещается.
Слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками применяют при выполнении работ под напряжением 220/
380 В. Обычно используют
односторонние гаечные ключи, отвертки, плоскогубцы, кусачки, ножи с изолирующими рукоятками. Изоляция рукояток инструмента, изготовленная из пластмассы, является основным средством зашиты.
Для проверки наличия или отсутствия напряжения на токоведущих частях без определения его значения служат указатели напряжения: двухполюсные, работающие при активн
ом токе, – для электроустановок переменного и
постоянного тока напряжением до 500 В и однополюсные, работающие при
ёмкостном токе, – для электроустановок переменного тока напряжением
до 380 В. Сигнализатором служит газоразрядная индикаторная лампа. Двухполюсные указатели напряжения имеют два щупа, соединённые гибким проводником.
Для их работы необходимо одновременное прикосновение к двум фазам
или к одной фазе и нулевому проводу. Однополюсные указат
ели напряжения
выполняют в виде авторучки. Для их работы достаточно прикоснуться щупом
к одной токоведущей части электроустановки и рукой – к металлическому контакту в верхней части конструкции. При этом ток протекает через тело человека
и землю. Однополюсные указатели рекомендуется применять при проверке
схем вторичной коммутации, определения фазн
ого провода при подключении
электросчетчиков, патронов, выключателей, предохранителей и т.п.
Изолирующие клещи применяют для операций со вставками трубчатых
предохранителей, а также для надевания на ножи однополюсных разъединителей и снятия колпаков. Изолирующие клеши выполняют из пластмассы.
19
Дополнительные электрозащитные средства в электроустановках
напряжением до 1000 В. Дополнительными электрозащитными средствами
являются диэлектрические галоши (боты), сапоги, диэлектрические резиновые
коврики, дорожки и изолирующие подставки.
Диэлектрические боты, галоши и сапоги применяют для изоляции чело-
века от основания, на котором он стоит. Боты применяют в электроустановках
любого напряжения, а галоши и сапоги – только при напряжении до 1000 В.
Диэлектрические коврики и дорожки – это изолирующие основания.
Их применяют в закрытых электроустановках любого напряжения.
Изолирующие по
дставки также изолируют человека от грунта или пола.
В электроустановках напряжением до 1000 В изолирующие подставки выпол-
няют без фарфоровых изоляторов, а выше 1000 В – обязательно на фарфоровых
изоляторах.
Испытания электрозащитных средств. Все электрозащитные средства
подлежат электрич
еским испытаниям для установления их диэлектрических
свойств после изготовления, ремонта и периодически в процессе эксплуатации.
Перед испытанием защитное средство осматривают и при наличии механиче-
ских повреждений бракуют.
Испытания проводят, как правило, переменным током промышленной
частоты. После испытаний на защитные средства проверяющая лаборатория
ставит штамп, удостоверяющий их пригодность к дальнейшей эксп
луатации.
Сроки и нормы испытаний (испытательное напряжение, продолжитель-
ность испытаний и ток утечки) принимают в соответствии с ПТЭ. Обычно про-
должительность испытаний не превышает 1 мин. Испытательное напряжение,
как правило, принимают равным трёхкратному линейному напряжению элек-
троустановки.
Изолирующую часть штанг и клещей испытывают повышенным напря-
жением. Их считают выдержавшими испытание, если в течение всего периода
испытаний не возникали разряды на п
20
оверхности, не были отмечены колебания