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.

211 2. Обеспечение безвредных условий труда

———— . _|||М. ц_И|||| ПИНиIIMIilI ||| -ginniiilMiiiiinIIIцщIII

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.

Защитное заземление

Защитным заземлением (рис. 2.18) называется преднамеренное элек­трическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не­токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением вслед­ствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Рис. 2.1В. Схема защитного заземления а сети трехфазного тока:

1 - заземленное оборудование; 1 - зазеилигель защитного

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 трансформаторов, дугогася­щих аппаратов), а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначе­но для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нор­мальных илц аварийных условиях и осуществляется непосредствен­но или 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 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 изолированной 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 электроустановки 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 за- землитель 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 а, = I. По­этому этот тип заземляющего устройства применяется лишь при ма­лых токах замыкания на землю и в установках до 1000 В (рис. 2.19).

Рис. 2.19. Выносное заземляющее устройство:

1 - заземлитель; 2 - заземляющие проводники [магистрали); 3 - заземляемое

оборудование

Контурное заземляющее устройство — размещение электродов 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. 2.20).

План

О ч	> с	< . ,	> <
|	I ■ fc—I	I -^1111	— <

Г*

т!

•\ /К /!'

t ijmw wЩт*

i 5 5

Рис. 2.20. Контурное заземляющее устройстве:

U₄, U_t - напряжения прикосновения и шага; <р, - потенциал заземлителя; /, - ток, стекающий в землю через заземлитель; г, - сопротивление заземлителя растеканию

тока

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 значе­

ний. Это достигается путем соответствующего размещения одиноч­ных заземлителей на защищаемой территории.

На рис. 2.20 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 и шаговое напря­жение U имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом заземлителя <р_а. Однако за пределами контура по его краям наблю­дается крутой спад <р. 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, 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 им 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.

В качестве вертикальных электродов используются стальные трубы с толщиной стенки не менее 3,5 мм (обычно это трубы диаметром 5— 6 см) и угловая сталь с толщиной полок не менее 4 мм (обычно это уг­ловая сталь размером от 40x40 до 60x60 мм) длиной 2,5—3,0 м.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятель­ного горизонтального электрода применяется полосовая сталь сече­нием не менее 4x12 мм и сталь круглого сечения диаметром не ме­нее 6 мм.

Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7-0,8 м, 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.

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

В качестве 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.

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

Наибольшие допустимые значения /? (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); 250//_э< 10 Ом — при малых токах замыкания на землю и при условии, что заземли- тель используется только для электроустановок напряжением выше 1000 В; 125//_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 / — расчетный ток замыкания на землю (А).

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.

Рис. 2.21. К вопросу о недопустимости защитного заземления в сети с заземленной нейтралью (до 10DD Б)

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

В сетях с заземленной нейтра­лью заземление корпуса электро­установки не способно обеспе­чить в полной мере защиту от по­ражения электрическим током (рис. 2.21).

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 г₀ и г, так как сопротивления остальных участков значительно меньше

/ = UJ{r_n+ г).

з ф^/'0 к*

Напряжение корпуса относительно земли г U = /г — U r /{г + г),

к j к ф к' ' 0 к"

где — фазное напряжение сети, В; г₀ и л — сопротивления зазем­ленной нейтрали и корпуса, Ом.

Если С/_ф = 220 В, г₀ = г = 4 Ом, ток замыкания в сети будет ра­вен 27,5 А, а напряжение корпуса У — 110 В.

Если ток срабатывания защиты больше /, то отключения не про­изойдет, и корпус будет находиться под напряжением (/ 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.