7.2. Анализ электробезопасности сети с глухозаземленной нейтралью трансформатора (tn – c)

В нормальном режиме работы такой сети и при однофазном прикосновении человека сопротивление изоляции фаз относительно земли Z_иззащитного действия от поражения человека электротоком не оказывает, так как токI_h, проходящий через его тело, практически весь возвращается в сеть через сопротивление рабочего заземления нейтралиR_о, имеющего малое значение (для данной сети 220/380ВR_о= 4 Ом, что на несколько порядков меньшеZ_из).

Значение I_hможно определить по следующей формуле

В аварийном режиме работы сети (рисунок), когда одна из фаз замкнута на землю, а человек касается другой фазы, значение тока через его тело определяется по формуле

.

На практике R_змпринимает значения в диапазоне отR_oдо 10R_o.

При R_зм=R_о

.

При R_зм= 10 R_o .

Т.е. значения тока протекающего, через тело человека I_hнаходятся в диапазоне отдо 1,35. Значит, в аварийном режиме работы сети с глухозаземленной нейтральюI_hможет увеличиться по сравнению с нормальным режимом максимум на 35 % (что значительно меньше, чем в сетях с изолированной нейтралью).

По результатам теоретического анализа сетей напряжением до 1000В можно сделать следующие выводы.

1. Наименее опасной является сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме работы, но она становится наиболее опасной в аварийном режиме. Поэтому с точки зрения электробезопасности предпочтительнее является сеть с изолированной нейтралью при условии поддержания высокого уровня Z_изи недопущения работы в аварийном режиме.

2. В сети с глухозаземленной нейтралью не требуется поддерживать высокий уровень Z_изи в аварийном режиме такая сеть менее опасна, чем сеть с изолированной нейтралью. Сеть с глухозаземленной нейтралью является предпочтительнее с технологической точки зрения, так как позволяет одновременно получать два напряжения: фазное, например 220В, и линейное, например 380В (их иногда называют соответственно осветительным и силовым). В сети с изолированной нейтралью можно получить только одно напряжение – линейное.

В связи с вышеизложенным, при напряжениях до 1000В в основном применяют сети с глухозаземленной нейтралью.

7.3. Защитное заземление

Функционально различают:

1) рабочее заземление– заземление точки токоведущих частей электроустановки выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности), например рабочее заземление нейтрали трансформатора;

2) заземление молниезащиты– заземление молниеприёмника с целью защиты объекта от прямого удара молнии;

3) защитное заземление– заземление, выполняемое в целях электробезопасности, т.е. соединение открытых проводящих частей (ОПЧ) с заземлителем для защиты от косвенного прикосновения, от наведенного напряжения и т.п.

На практике, в большинстве случаев, это один и тот же заземлитель к которому подсоединяют и ОПЧ, и нейтрали трансформаторов, и молниеприёмники. Только при каких-либо обоснованиях (технологических, с точки зрения безопасности и т.п.) применяют три различных заземлителя, что обходится значительно дороже.

Заземление используют также для защиты от статического электричества, накапливающегося при трении диэлектриков, для защиты от электромагнитных излучений, подключая экраны к заземлителю и т.д.

Область применения защитного заземления (как основного средства защиты):

1) при напряжении до 1кВ – сети с изолированной нейтралью;

2) при напряжениях выше 1кВ – сети с любым режимом нейтрали.

В сетях с глухозаземленной нейтралью (система TNи её модификации) применение защитного заземления не эффективно с точки зрения экономических показателей. ПУЭ допускают применение защитного заземления в сетях с глухозаземленной нейтралью (системаТТ) только в тех случаях, когда условия электробезопасности в такой сети (в системеTN–C) не могут быть обеспечены. При этом ПУЭ в дополнение к защитному заземлению требуют обязательное применение устройств защитного отключения (УЗО) для защиты при косвенном прикосновении.

Принцип действиязащитного заземления заключается в снижении до допустимых значений напряжений прикосновенияU_h и шаговых напряженийU_ш,обусловленных замыканием на открытые проводящие части (ОПЧ). Это достигается путем снижения потенциала ОПЧ за счет малого сопротивления заземляющего устройстваR_з, а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек и ОПЧ (подъёмом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала ОПЧ).

Т.е. за счет малого сопротивления заземляющего устройства R_зудается резко снизить потенциал ОПЧ, оказавшихся под напряжением относительно земли или напряжение прикосновенияU_h. Вследствие этого значительно снижается ток, протекающий через тело человека, что и обеспечивает безопасность. Чем меньше сопротивление между ОПЧ и землей (а оно определяется сопротивлением заземляющего устройстваR_з), тем ближе по величине становятся потенциалы ОПЧ и земли и, тем самым, становится меньше разность потенциалов, т.е. происходит перераспределение падений напряжения: всё меньшая часть напряжения источника питания падает наR_h, а большая часть на сопротивление изоляцииZ_из.

Основные нормативные требованияк величине сопротивления заземляющего устройства приведены в ПУЭ.

1. Сети с изолированной нейтралью напряжением до 1кВ. Как правило, требуется принимать значениеR_з4Ом. ДопускаетсяR_здо 10Ом, если мощность питающих сеть генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВА.

2. Сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1кВ (рабочее заземление нейтрали трансформатора или генератораR_o):R_oдолжно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока.

3. Сети с эффективно заземленной нейтралью напряжением выше 1кВ (защитное заземление в сетях 110 кВ и выше):R_з<=0,5Ом