u_cours

343

Рисунок 9.4 – Виды заземления:

выносное (1) и контурное (2) заземление: размещение заземлителей:

а– принципиальная схема; б – вид в плане; в – распределение напряжения прикос- новения и напряжения шага в продольном направлении.

нетоковедущим частям);

•возможности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояние меньше допустимого или попадания в зону рас- текания тока.

К техническим способам и средствам защиты относят:

•снижение напряжения (самое эффективное мероприятие, но не вы- полнимое; • электрическое разделение сетей; • защитное заземление (2 вида);

344

•заземляющая система с нулевым заземленным проводом (зануление);

•защитное отключение; • изоляцию нетоковедущих частей;

•изоляцию токоведущих частей (защитные оболочки однослойные, двухслойные, дополнительные сетчатые или сплошные оболочки);

•осуществление недоступности к электроустановкам (оградительные устройства, защитные ограждения: сетчатые, сплошные, с дверями и замком, без дверей и замков и т.д.);

•безопасное размещение и расположение относительно рабочего мес- та, проходов, проездов; • изоляцию рабочего места от токоведущих частей;

•блокировку ( электрические и механические блокировки, не позво- ляющие приступить к работе, если не выполнено какое-либо требование);

•цветовую окраску; • предупредительную сигнализацию;

•применение различных средств защиты.

Снижение напряжения. Ранее было указано безопасное напряжение, применить которое в технологии производства невозможно, т.к. все оборудо- вание работает преимущественно при напряжении 380 В. Однако в помеще- ниях с повышенной опасностью применяют электроинструменты с понижен- ным напряжением. В этом случае при напряжении 36 В и сопротивлении тела человека 2 кОм ток, проходящий через человека, составит 18 мА. Такой ток для большинства людей является неотпускающим. В особо опасных помеще- ниях, в которых сопротивление тела человека не превышает 1 кОм, этот ток увеличивается вдвое. Следовательно, необходимы дополнительные меры за- щиты: обеспечение недоступности токоведущих частей, использование двойной изоляции и др.

Разделение сетей. Разделенными сетями считают такие сети, если они

разделены на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора.

Электрическая сеть большой протяженности при вполне исправной изоляции имеет значительную емкость и небольшое сопротивление. Ток од- нофазного замыкания в такой сети достигает значительной величины.

В протяженных сетях с напряжением до 1000 В, прикоснувшись к фазе, человек оказывается под напряжением, близким к фазному. Если же сеть разделить на мелкие участки такого же напряжения, то емкость их станет не- значительной, а сопротивление увеличится. Тогда ток, проходящий через че-

345

ловека, прикоснувшегося к одной фазе, определится бóльшим сопротивлени- ем фаз относительно земли, то есть сила тока будет равна трехкратной вели- чине напряжения, деленного на сопротивление сети. В этом случае при на- пряжении 380 В сопротивление сети и тела человека, соответственно, 63 и 1 кОм, поражающий ток не превысит 1 А. Обычно защитное разделение сетей осуществляется подключением отдельных потребителей через разделитель- ные трансформаторы. Применение такой защиты повышает стоимость элек- троустановки, однако снижение уровня электротравматизма компенсирует эти затраты.

Цветовая окраска. Цвета окраски электрического оборудования рег- ламентированы стандартом. Окраска имеет не только опознавательное зна- чение, но и обладает изолирующими свойствами. Для легкого распознава- ния частей окраску одноименных шин производят в следующие цвета:

•нулевые шины при изолированной нейтрали – белый;

•при заземленной нейтрали – черный;

•при однофазном токе проводник, присоединенный к началу источни- ка питания, – желтый, к концу обмотки – красный;

Область применения технических способов защиты определена ПУЭ. Например, защитное разделение сетей – для электроустановок напряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной степенью опасности (передвижные электроустановки, ручные электроинструменты и т.п.). При этом заземление нейтрали или обратного провода за разделительным транс- форматором не допускается. В стационарных электроустановках напряжени- ем до 1000 В переменного тока с изолированной нейтралью или изолирован-

ным выводом источника однофазного тока применяют защитное заземление в сочетании с контролем изоляции или защитное отключение. В трехфазных сетях с напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью или в однофаз- ных сетях напряжением до 1000 В с изолированным выводом для защиты ис- пользуют пробивные предохранители.

346

9.14.7Защитное заземление

Всоответствии с положениями ГОСТ 12.1.009 известный термин

защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение - устранение опасности поражения электрическим током при прикосновении человека к корпусу или элементам электроустановки, оказавшимися под напряжением.

Область применения – в электроустановках с напряжением до 1000 В сетей переменного тока с изолированной нейтралью или изолированным вы- водом источника однофазного тока, а также в электроустановках с напряже- нием до 1000 В в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой.

В таких сетях ток однофазного замыкания недостаточен для надежного отключения аварийного участка. Поэтому для обеспечения безопасности применяют защитное заземление (рис. 9.2), которое проектируют и монти- руют в соответствии со специальным стандартом.

При монтаже установки заземляют корпуса станков, трансформаторов, светильников и т.п. При монтажном исполнении используют два типа зазем-

ляющих устройств: выносное или контурное заземление (рис. 9.5):

Рисунок 9.5 – Заземляющее устройство: а – выносное; б – контурное;

1 – заземленное оборудование;

2 – заземляющие проводники, магистраль заземления и ответвления от нее; 3 – вертикальные заземлители; 4 – стальные полосы.

347

Рисунок 9.6 – Прикосновение к некоторым частям, оказавшимся под напряжением: а – при исправном заземлении; б – при отсутствии заземления;

в– воздействие напряжения шага.

•выносное заземление характеризуется тем, что заземлители выно-

сят за пределы площадки под оборудование. Такое решение применяют в случаях, если: невозможно разместить заземлитель на защищаемой площад- ке; сопротивление грунта площадки составляет большее значение, чем у зем- ли около нее; заземляемые электроустановки рассредоточены на большой площади цеха;

•контурное заземляющее устройство исполняют электродами, обыч-

но расположенными по периметру площадки с оборудованием (рис. 9.2, 9.5). Защитное действие при этом обеспечивают уменьшением потенциала обору- дования, выравниванием потенциала точек земли в пределах контурного за- землителя, т.е. снижением напряжения прикосновения (рис. 9.6).

Опасно для человека и напряжение шага – это напряжение между двумя

точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

Ток замыкания создает опасные напряжения не только на самом обору- довании, но и возле него, растекаясь с оснований и фундаментов. При этом человек, стоящий на поверхности земли, окажется под напряжением шага. Оно равно разности потенциалов участков, на которых расположены ступни

ног

348

где s - длина шага, равная 0,8 - 1 м.

Для обеспечения безопасности в таких случаях шаговое напряжение уменьшают путем укладки в проходах (на разной глубине) стальных допол- нительных полос, соединенных с заземлителем.

В случаях прикосновения руками, например, к корпусу, человек попа- дает под напряжение прикосновения.

Напряжение прикосновения – это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

В этом случае напряжение прикосновения равно разности между полным напряжением на корпусе Uз, к которому прикасается человек рукой и потенциалом φ х поверхности земли, пола, где стоит человек (рисунки 9.4 и 9.6)

Таким образом, через тело человека, попавшего под напряжение при- косновения, проходит ток

Iчел = U пр / (Rs + Rчел) = U пр / ( 2ρs + Rчел) , (9.11)

где Rs - сопротивление растеканию тока в месте опоры ступней ног. Оно зави- сит от удельного сопротивления поверхности земли.

Чтобы уменьшить этот ток необходимо снизить U пр , т.е. корпус станка заземляют. При этом напряжение на корпусе понизится до

где Rз - сопротивление заземлителя, Iз - ток однофазного замыкания.

Напряжение прикосновения определяют как некую долю от Uз, исполь- зуя коэффициент напряжения прикосновения αпр ≤ 1:

Заземление оборудования исполняют с помощью естественных или ис- кусственных заземлителей. При этом первые предпочитают как более эко- номичные по строительным затратам (проложенные в земле водопроводные или другие металлические трубы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, газов и т.п.; металлические и железобетонные конструкции

349

Рисунок 9.7 – Схема поражения человека электрическим током:

а – в сети с изолированной нейтралью для случая замыкания одного из фазных проводов на землю; б – при касании одного из фазных проводов и одновремен- ным замыканием другого провода на землю в сети с V =380/220 В;

в – в сети с изолированной нейтралью; R3 – сопротивление заземления на подстан- ции; Uзам – напряжение на заземлителе.

зданий, находящихся в соприкосновении с землей и т.д.).

Искусственные заземлители выполняют из стали в виде вертикальных или горизонтальных электродов. Срок службы их достигает 25-30 лет.

350

Рисунок 9.8 – Схема работы защитного заземления: а – общая схема; б – схема замещения

Rиз – сопротивление изоляции каждой из фаз относительно земли; Rчел – сопротивление тела человека;

I3- ток однофазного замыкания; U3 - напряжение на корпусе.

Рисунок 9.9 – Схема работы заземления:

а – общая схема; б – схема однофазного замещения

Rн.п – сопротивление нулевого и фазного (Rф) проводов; Rо – сопротивление за- землителя нейтрали и человека (Rчел), прикоснувшегося к корпусу; Rт – сопротив- ление обмоток трансформатора; Jк.з – ток короткого замыкания;

Jчел – ток проходящий через тело человека.

В тех случаях, когда грунт имеет большое удельное сопротивление, ис- пользуют вертикальные заземлители увеличенной длины, искусственную об- работку грунта и другие технические решения для снижения удельного со-

351

противления грунта.

Рассчитывают и монтируют устройство защитного заземления таким образом, чтобы сопротивление заземлителей не было больше нормируемой величины, которую устанавливают ПУЭ или специальный стандарт.

В организационном плане производят контроль заземляющих уст- ройств как при сдаче в эксплуатацию, так и в процессе эксплуатации. Строи- тельно-монтажная организация передает предприятию соответствующую техническую документацию. Каждое заземляющее устройство снабжают техническим паспортом, содержащим схему заземления, основные техниче- ские данные о результатах проверки его состояния, характере ремонта, изме- нениях и т.п.

Контроль осуществляют в виде: • осмотров видимой части устройства;

•осмотров с проверкой цепи между заземлителем и заземляемым эле- ментом; • измерения сопротивления заземляющего устройства;

•проверки надежности соединения естественных заземлителей;

•выборочности вскрытия грунта для осмотра элементов устройства.

9.14.8 Заземляющая система с нулевым заземленным проводом

В соответствии с положениями основополагающего ГОСТ 12.1.009:

зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение – устранение опасности поражения электрическим током при прикосновении к корпусу электроустановки.

Область применения – трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока;

нулевой защитный проводник – проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

В стационарных электроустановках напряжением до 1000 В с глухоза- земленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазно- го тока применяют зануление или в обоснованных случаях защитное отклю- чение. При этом заземление корпуса электроприемников без их заземления

352

не допускается.

В трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью заземление не обеспечивает надлежащей защиты. Так, при фазном напряжении 220 В ток однофазного короткого замыкания и напряжение на заземленном корпусе со-

ставят

Отсюда видно, что корпус оборудования будет находиться под опасным на- пряжением, несмотря на то, что он заземлен (рис. 9.5). Проектируют и ис- полняют зануление в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81.

В действующих ПУЭ вместо устаревшего термина "зануление" введен новый термин "заземляющая система с нулевым заземленным проводом". Однако в действующем ГОСТ 12.1.009-76 этот термин еще сохранен. В элек- тробезопасности под занулением понимают мероприятие, которое применя- ют только в сетях с заземленной нейтралью напряжением ниже 1000 В. Занулить - значит надежно соединить оборудование с нулевым проводом (рис. 9.10). Для большей безопасности прибегают к повторному заземлению нуле- вого защитного проводника. В занулении назначение заземлителей иное, чем при защитном заземлении.

Рисунок 9.10 – Принципиальная электросхема зануления:

1 – зануляющий проводник; 2 – корпус заземленной электроустановки;

Jз.м – ток замыкания на землю максимальный; Jк – ток короткого замыкания; Rз.м – сопротивление замыкания фазного проводника на землю;

Rзn, Rзnп – сопротивление нейтрального проводника и повторного заземления нулевого защитного проводника;

Of – автоматический выключатель.