UML_4562

применяют в электроустановках напряжением до 1000 В. Сетчатые ограждения применяются в установках напряжением до 1000 В и выше. Сетчатые ограждения имеют двери, запирающиеся на замок.

Блокировки применяются в электроустановках, в которых часто производятся работы на ограждаемых токоведущих частях (испытательные стенды, установки для испытания изоляции повышенным напряжением и т.п.). Блокировки также применя-ются в электрических аппаратах – рубильниках, пускателях, автоматических выключателях и др., работающих в условиях, в которых предъявляются повышенные требования безопасности (судовые, подземные и другие электроустановки). Блокировки по принципу действия разделяют на электрические и механические.

Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи специальными контактами, которые устанавливаются на дверях ограждений, крышках и дверцах кожухов.

Механические блокировки применяются в электрических аппаратах – рубильниках, пускателях, автоматических выклюючателях и т.п.

В аппаратуре автоматики, вычислительных машинах и радиоустановках применяются блочные схемы. В общем корпусе устанавливаются отдельные блоки, которые соединяются с остальным устройством штепсельным соединением. Когда блок выдвигается или удаляется со своего места, штепсельный разъем размыкается. Таким образом, блок отключается автоматически при открывании его токоведущих частей.

Блокировки применяются также для предупреждения ошибочных действий персонала при переключениях в распределительных устройствах и на подстанциях.

Расположение токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте позволяет обеспечить безопасность без ограждений, при этом следует учитывать возможность случайного прикосновения к токоведущим частям длинными предметами, которые человек может держать в руках. Если к токоведущим частям, расположенным на высоте, возможно прикосновение с мест, редко посещаемых людьми (крыш, площадок и т.п.), в этих местах должны быть установлены ограждения или приняты другие меры безопасности.

21

Двойная изоляция

Для защиты от прикосновения к частям, нормально или случайно находящимся под напряжением, применяется двойная электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции. Рабочая изоляция – изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током. Дополнительная изоляция – изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.

Наиболее просто двойная изоляция осуществляется путем покрытия металлических корпусов и рукояток электрооборудования слоем электроизоляционного материала и применением изолирующих ручек. Поверхностный слой изоляции подвержен механическим воздействиям и повреждениям. При разрушении этого слоя открывается доступ к металлическим частям, которые могут оказаться под напряжением. Поэтому такой способ выполнения двойной изоляции не обеспечивает надежной защиты и может быть рекомендован лишь в редких случаях – для оборудования, не подвергающегося ударной нагрузке. Более совершенный способ – изготовление корпуса из изолирующего материала. Примером может служить электрическая дрель с корпусом из пластмассы.

2.3.4. Защитное заземление

Защитным заземлением (рис. 2.5) называется предна-меренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

22

Рис. 2.5. Схема защитного заземления в сети трехфазного тока: 1 – заземленное оборудование, 2 – заземлитель защитного

заземления

Электрическое замыкание на корпус – это случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Замыкание на корпус может быть результатом случайного касания токоведущей части корпуса машины, повреждения изоляции, падения провода и т.п.

Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки.

Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления и заземления молниезащиты.

Рабочее заземление – преднамеренное соединение с землей отдельных точек электрической цепи (нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансфор-маторов, дугогасящих аппаратов), а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях и осуществляется непосредственно через специальные аппараты – пробивные предохранители, разрядники, резисторы и т.п.

Заземление молниезащиты – преднамеренное соединение с землей молниеприемников и разрядников с целью отвода от них токов молнии в землю.

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это

23

достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (за счет уменьшения сопротивления заземления), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (контурное заземление).

Область применения защитного заземления: сети до 1000 В

переменного тока – трехфазные трехпроводные с изолиро-ванной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а также постоянного тока двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока; сети выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точек обмоток источника тока.

Защитное заземление является наиболее распространенной и весьма эффективной мерой защиты от поражения током при появлении напряжения на металлических нетоковедущих частях.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя (электродов, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей) и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустанов-ки с заземлителем.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих

устройств: выносное и контурное.

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому выносное заземляющее устройство называют также сосредоточенным.

Достоинством выносного заземляющего устройства является выбор места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое и т.п.). Существенный недостаток выносного заземляющего устройства – отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей или на части защищаемой территории коэффициент прикосновения

α1 =1. Поэтому этот тип заземляющего устройства применяется

лишь при малых токах замыкания на землю и в установках до 1000 В (рис.2.6).

24

Рис. 2.6. Выносное заземляющее устройство: 1 – заземлитель, 2

– заземляющие проводники (магистрали), 3 – заземляемое оборудование

Контурное заземляющее устройство – размещение элек-

тродов по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды распределяются по площадке равномерно, поэтому контурное заземляющее устройство называется также распределенным (рис. 2.7).

Безопасность при контурном заземляющем устройстве может быть обеспечена не за счет уменьшения потенциала заземлителя до безопасных значений, а за счет выравнивания потенциала на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых значений. Это достигается путем соответствующего размещения одиночных заземлителей на защищаемой территории.

На рис. 2.7 показано распределение потенциала в момент замыкания фазы на заземленный корпус на открытой подстанции, имеющей контурное заземление.

Как видно из рисунка, изменение потенциала в пределах площадки, на которой размещены электроды заземлителя,

происходит плавно; при этом напряжение прикосновения U пр и

шаговое напряжение U ш имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом заземлителя ϕз . Однако за пределами контура по его краям наблюдается крутой спад ϕ. Чтобы исключить в этих местах

опасные шаговые напряжения, которые особенно высоки при больших токах замыкания на землю, по краям контура за его пределами, в первую очередь в местах проходов и проездов,

25

укладывают в землю на различной глубине дополнительные стальные полосы, соединенные с заземлителем. Благодаря этому спад потенциала в этих местах происходит по пологой кривой.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем за счет наличия металлических конструкций, трубопроводов, кабелей и подобных их проводящих предметов, связанных с разветвленной сетью заземления.

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.

Для искусственных заземлителей применяются вертикальные и горизонтальные электроды.

Рис. 2.7. Контурное заземляющее устройство:

заземлитель; rз – сопротивление заземлителя растеканию тока

В качестве вертикальных электродов используются стальные трубы с толщиной стенки не менее 3,5 мм (обычно эти трубы диаметром 5 – 6 см) и угловая сталь с толщиной полок не менее 4 мм

26

(обычно это угловая сталь размером от 40х40 до 60х60 мм) длиной

2,5 м – 3,0 м.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяется полосовая сталь сечением не менее 4х12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7 м – 0,8 м, и после чего производят забивку труб или уголков с помощью копров, гидропрессов и т.п. Стальные стержни диаметром 10 – 12 мм, длиной 4 – 4,5 м ввертывают в землю с помощью специального приспособления, более длинные заглубляют с помощью вибраторов.

Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой с помощью сварки.

Втаких же траншеях прокладываются и горизонтальные электроды. При этом электроды из полосовой стали укладываются на ребро, чем обеспечивается лучший контакт с землей.

Вкачестве естественных заземлителей могут использоваться: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов), обсадные трубы артезианских колодцев, скважин, шурфов и т.п.; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей.

Естественные заземлители обладают малым сопротивлением растеканию тока, и поэтому использование их для заземления дает ощутимую экономию металла.

Вкачестве заземляющих проводников, предназначенных для соединения заземляемых частей с заземлителями, применяются, как правило, полосовая сталь и сталь круглого сечения.

Наибольшие допустимые значения Rз (согласно ПУЭ): для

установок до 1000 В: 10 Ом – при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВА; 4 Ом – во всех остальных случаях; для установок выше 1000 В: 0,5 Ом

– при больших токах замыкания на землю (больше 500 А); 250I з ≤10 Ом – при малых токах замыкания на землю и при условии, что заземлитель используется только для электроустановок

27

напряжением выше 1000 В; 125I з ≤10 Ом – при малых токах

замыкания на землю и при условии, что заземлитель используется одновременно для установок напряжением до 1000 В.

В этих выражениях Iз – расчетный ток замыкания на землю.

Контроль защитного заземления производится при приеме в эксплуатацию, перестановке оборудования, ремонте заземлителей и периодически в сроки, указанные в ПУЭ. Он сводится к внешнему осмотру и измерению сопротивления заземляющих устройств. При внешнем осмотре проверяется состояние контактов присоединения корпусов к заземляющим проводникам, целостность и непрерывность заземляющих проводов, надежность при соединении ответвлений к магистрали заземления.

Измерение сопротивления заземления производится для того, чтобы установить соответствие этого сопротивления нормируемым значениям.

Измерение сопротивления заземления проводится по методу амперметра-вольтметра и с помощью специальных измерителей заземления М416, М1103.

В сетях с заземленной нейтралью заземление корпуса электроустановки не способно обеспечить в полной мере защиту от поражения электрическим током (рис. 2.8). При замыкании на корпус ток неисправной фазы замкнется по контуру "фаза – корпус – заземление корпуса – грунт – заземление нейтрали – фаза". Значение

тока в этом контуре определяется в основном сопротивлениями r0 и

rк , так как сопротивления остальных участков значительно меньше

I з =U ф (r0 +rк ).

28

Рис. 2.8. К вопросу о недопустимости защитного заземления в сети с заземленной нейтралью (до 1000 В)

Напряжение корпуса относительно земли Uк определяется

Если Uф = 220 В, r0 = rк = 4 Ом, ток замыкания в сети I з будет равен 27,5 А, а напряжение корпуса U к – 110 В.

Если ток срабатывания защиты больше I з , то отключения не произойдет и корпус будет находиться под напряжением U к до тех

пор, пока установку не отключат вручную.

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи за счет введения в схему нулевого защитного проводника.

2.3.5. Зануление

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (рис. 2.9).

Назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления – обеспечение необходимого для отключения уста-новки значения тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

29

Рис. 2.9. Принципиальная схема зануления:

1 – корпус; 2 – аппараты защиты от токов короткого замыкания (предохранители, автоматические выключатели и т.п.); r0 –

Повторное заземление нулевого защитного проводника rп

практически не влияет на отключающую способность схемы зануления, и в этом смысле без него можно обойтись.

Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к зануленному оборудованию в период, пока существует замыкание фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого защитного проводника эта опасность резко повышается, поскольку напряжение относительно земли некоторых зануленных корпусов может достигать фазного напряжения сети. Повторное заземление нулевого защитного проводника в период замыкания фазы на корпус снижает напряжение относительно земли зануленных конструкций как при исправной схеме, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника.

30