4. Технические способы защиты от поражения электрическим током

 

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током в электроустановках должны применяться технические способы и средства защиты.

Выбор того или иного способа или средства защиты (или их сочетаний) в конкретной электроустановке и эффективность его применения зависят от целого ряда факторов, в том числе от:

• номинального напряжения;

• рода, формы и частоты тока электроустановки;

• способа электроснабжения (от стационарной сети, от автономного источника питания электроэнергией);

• режима нейтрали источника трехфазного тока (средней точки источника постоянного тока) - изолированная нейтраль, заземленная нейтраль;

• вида исполнения (стационарные, передвижные, переносные);

• условий внешней среды;

• схемы возможного включения человека в цепь протекания тока (прямое однофазное, прямое двухфазное прикосновение; включение под напряжение шага);

• вида работ (монтаж, наладка, испытания) и др.

Кроме того, по принципу действия, все технические способы защиты разделяются на:

• снижающие до допустимых значений напряжения прикосновения и шага;

• ограничивающие время воздействия тока на человека;

• предотвращающих прямое прикосновение к токоведущим частям.

Классификация технических способов и средств защиты от поражения электрическим током в электроустановках приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Классификация технических способов и средств защиты от поражения электрическим током

Основными техническими средствами защиты являются:

• Защитное заземление;

• Автоматическое отключение питания (зануление);

• Устройства защитного отключения.

 

1.1. Общие сведения о занулении

Зануление – это техническое средство защиты людей от поражения электрическим током, представляющее собой преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей (корпусов) электроустановки, которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции, с нулевым защитным проводником.

Нулевым защитным проводником в электроустановках напряжением до 1000 В называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

В электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью в качестве защитной меры должно выполнятся зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

На рис. 4.1 приведена схема прикосновения человека к корпусу электрического аппарата при повреждении электроустановки и замыкания фазы электрической сети с глухозаземленной нейтралью на корпус. В этом случае электрическое сопротивление тела человека включается в цепь замыкания сети на землю последовательно.

Величина тока через тело человека I_h в этом случае может быть найдена из соотношения

. (1)

Подставляя для сети 380/220В U_Ф = 220В, R_h = 1000 Ом, R = 4 Ома, получим I_h = 220 мА

Сравнивая полученное в приведенном примере значение тока, прошедшего через тело человека, с предельно допустимыми уровнями (приложения 1) ток, прошедший через тело человека, может оказаться смертельным.

Рис. 4.1. Электрическая цепь через тело человека при замыкании одной из фаз

на корпус электроустановки

Принцип действия зануления состоит в превращении пробоя изоляции на доступный для прикосновения корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание (КЗ) по электрической цепи «фазный провод – корпус – нулевой защитный провод – вторичная обмотка трансформатора» (рис. 4.2).

Зануление выполняет две защитные функции:

– обеспечивает быстрое и надежное срабатывание защитного аппарата (автоматического выключателя или плавкого предохранителя) и отключение поврежденной электроустановки,

– напряжение прикосновения снижается примерно в два раза.

При наличии повторных заземляющих устройств и при обрыве защитного нулевого провода напряжение на корпусах электроустановок относительно земли в момент однофазного короткого замыкания также снижается примерно в два раза (рис. 4.2, б).

Рис 4.2. Зануление и потенциальные диаграммы при повреждении электроустановок

а) схема и потенциальная диаграмма напряжений короткозамкнутой цепи;

б) то же с повторным заземлителем при обрыве нулевого провода

Для обеспечения надежного срабатывания защитных аппаратов необходимо, чтобы ток короткого замыкания в цепи «фаза – нуль» превышал ток срабатывания защитных аппаратов.

Ток короткого замыкания в контуре «фаза – нуль» может быть определен из соотношения (2)

, (2)

где Z_ТР – внутреннее электрическое сопротивление питающего трансформатора (генератора);

Z_Ф, Z₀ – электрические сопротивления соответственно фазного и нулевого проводов питающей линии от трансформатора (генератора) до места повреждения (электроустановки).

Электрическое сопротивление Z_П = Z_Ф + Z₀ называют электрическим сопротивлением петли «фаза – нуль». Определив измерением или расчетом сопротивление Z_П, величину тока короткого замыкания можно получить из соотношения (3)

, (3)

где U_Ф – фазное напряжение сети, В;

Z_П – полное сопротивление петли «фаза–нуль» от трансформатора до точки короткого замыкания, мОм;

Z_ТР– полное сопротивление фазы трансформатора токам однофазного короткого замыкания (приложение 1, табл.2), мОм.

При отсутствии повторного заземления и обрыве нулевого провода опасность поражения людей увеличивается, так как пробой изоляции на корпус происходит без зануления и заземления. Все корпуса, соединенные с поврежденным корпусом, оказываются под фазным напряжением относительно земли.

Повторные заземляющие устройства нулевого провода в обязательном порядке устанавливаются на концах ВЛ (или ответвлений от них) длиной более 200 м, а также на вводах от ВЛ к электроустановках, которые подлежат занулению.