Учебное пособие по жлектробезопасности, страница 3

-обеспечивает недоступность элементов электроус­тановок, находящихся под напряжением, для человека;

-обеспечивает защиту от поражения человека при прикосновении к элементам электроустановок, находя­щихся под напряжением (напр., при прикосновении к голым проводам сети с изолированной нейтралью - решение этой задачи иллюстрирует рис.8).

Сопротивление изоляции относительно земли (R_из) на одном участке фазного провода между соседними отклю­чающими аппаратами нормируется ПУЭ:

-силовая и осветительная электропроводка, распре­делительные щиты

R_издоп >=0,5 МоМ;

-вторичные цепи управления, защиты, измеререния R_издоп >= 1 МоМ.

Критическое сопротивление изоляции R_{из к р.} (см.рис. 8) определяется из расчета длительно допустимого (>1с) тока через человека I_h=6мА по формуле:

Для сети 380/220 В и R_h=1000 Ом имеем:

; R_{из к р} 107 кОм

В ряде случаев, когда требуется повышенная гаран­тия электробезопасности (напр., ручного электроин­струмента, бытовых электроприборов, средств индивиду­альной защиты), применяют дополнительную изоляцию, которая предназначена для защиты от поражения током в случае повреждения рабочей изоляции. Изоляция, со­стоящая из рабочей и дополнительной, н азывается двой­ной, электрооборудование в этом случае маркируется знаком

Е сли рабочая изоляция выполнена настолько надежно, что обеспечивает такую же защиту от поражения, как и двойная, ее называют усиленной. Сопротивление двой­ной и усиленной изоляции должно быть не ниже 5 МоМ.

Контроль изоляции

Для поддержания изоляции в исправном состоянии не­обходимо осуществлять контроль за ее сопротивлени­ем, для чего применяют периодические и непрерывные ме­тоды ее измерения и испытания.

А) Измерение R_M производят в отключенной установ­ке 1 раз в год, вне очереди при обнаружении дефектов, после ремонта. Измеренное сопротивление изоляции должно быть не ниже нормы R_из R_издоп .Для измерения ис­пользуют мегометры на соответствующие напряжения.

Б) Испытание изоляции повышенным напряжением про­изводят в отключенной установке при ремонтах электро­оборудования, а также при обнаружении повреждений. Этот метод эффективен для выявления местных дефектов и проверки электрической прочности изоляции, т.е. способности длительно выдерживать рабочее напряжение. В процессе испытания в течении 1мин подают напряже­ние U_исп в несколько раз (в соответствии с ПУЭ) превы­шающее рабочее U_paб.

В)Контроль изоляции без отключения рабочего напря­жения называется непрерывным.

Наиболее простым является метод трех вольтметров. В установках до 1000 В вольтметры подключаются непо­средственно к фазам и земле. При исправной изоляции, когда сопротивления всех фаз относительно земли оди­наковы, каждый из вольтметров покажет фазное напря­жение. Если сопротивление одной из фаз заметно умень­шится, то ее вольтметр покажет снижение напряжения, а два других — увеличение.

Рис.10. Схема контроля изоляции вольтметрами

При замыкании на землю фазы 1 ее вольтметр покажет нуль, а два других - линейные напряжения.

Недостатки этого метода следующие: схема не реаги­рует на симметричное снижение R_из, всех трех фаз; схе­ма реагирует на изменения емкости Сиз.

Второй метод - метод наложения -постоянного опера­тивного тока; на рабочий наиболее распространен, т.к. отвечает всем требованиям, предъявляемым к схемам не­прерывного контроля изоляции. Источник постоянного оперативного тока U_ист обеспечивает протекание тока утечки I_ут, величина которого зависит от суммарного активного сопротивления изоляции контролируемой сети (I_ут= f(R_из)). При снижении сопротивления, любой из фаз ниже заданного значения I_ут достигает тока уставки реле, реле срабатывает и своими контактами воздей­ствует на исполнительное устройство.

Рис.11. Схема непрерывного контроля изоляции оперативным током

Оперативный ток может быть обеспечен от посторон­него источника (как на схеме рис.11) или от выпрями­теля, исключенного к контролируемой сети (так назы­ваемые вентильные схемы) .

Преимущества этого метода следующие:

схема реагирует на симметричное и несимметричное снижение R_из;

имеется сигнализация о снижении R_из ниже R_издоп; входное сопротивление схемы высокое, что обеспечи­вает надежность.

В сетях с заземленной нейтралью сопротивление изо­ляции незначительно влияет на ток поражения человека при прикосновении к голому проводу. Но и в этой сети контроль сопротивления необходим, т.к. предотвращает замыкания на землю и электрооборудование и повышает тем самым электробезопасность. Однако применение не­прерывного контроля в таких сетях связано с опреде­ленными трудностями.

5.Способы и средства защиты персонала при однофазных замыканиях на корпус

Однофазные замыкания происходят при повреждении изоляции электроприборов, линий электропередач, что создает опасность из-за появления на корпусах, опорах напряжений источников питания. Если, например, питание осуществляется от трехфазной сети 380/220 В, то при замыкании на корпусе электроприбора относи­тельно земли появится фазное напряжение 220 В. Ток замыкания, возникающий в этом случае, создает опас­ные потенциалы не только на самом оборудовании, но и возле него из-за растекания на землю с оснований и фундаментов. Высокие потенциалы создают также опас­ность возникновения пожаров.

Защиту от поражения электрическим током и возгора­ний оборудования в случае замыканий на корпус осу­ществляют различными техническими средствами:

-защитным заземлением, обеспечивающим снижение на­пряжения прикосновения (на корпусе) и шага;

-защитным отключением, которое производит отключе­ние поврежденного участка сети или оборудования;

-занулением, которое отключает оборудование и сни­жает напряжение прикосновения и шага на период сраба­тывания отключающего аппарата.

5.1. Защитное заземление .

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металличе­ских не токоведущих частей оборудования, которые мо­гут оказаться под напряжением в случае замыкания на корпус, а также по другим причинам (индуктивные на­водки, разряд молнии и т.п.).

Назначение защитного заземления - уменьшение опас­ности поражения током в случае прикосновения к кор­пусу электроустановки, оказавшейся под напряжением вследетвии замыкания на корпус или по другим причи­нам.

Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления (соединение с землей отдельных точек электрической цепи, напр. нейтральной точки пи­тающего генератора, для обеспечения надлежащей рабо­ты в нормальных или аварийных условиях) и заземления молниезащиты (соединение с землей молниеприемников и разрядников для отвода токов молнии в землю).

Принцип действия защитного заземления - снижение До безопасных значений напряжений прикосновения путем понижения потенциалов заземленного оборудования отно­сительно земли.

Область применения защитного заземления:

а)сети напряжением до 1000 В - трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью; однофазные двухпроводные, изолированные от земли; постоянного тока двухпроводные с изолированной средней точкой источ­ника ;

6)сети напряжением выше 1000 В - переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точки источника.

При этом заземление обязательно при напряжении 380В и выше переменного тока и 440В и выше постоян­ного во всех случаях; при напряжениях выше 42В пере­менного тока и 110 постоянного - в помещениях с по­вышенной опасностью, в особо опасных помещениях и наружных установках; независимо от напряжения - во взрывоопасных помещениях.

Заземление выполняют, соединяя корпус электрообо­рудования с электродами, расположенными в земле, с помощью заземляющих проводников. На рис.12 приведена схема защитного заземления оборудования в трехфазной сети с изолированной нейтралью.

Рис. 12 Схема заземления : а) - принципиальная; б) - замещения

Напряжение на корпусе относительно земли при за­мыкании фазы на заземленный корпус будет определятся падением напряжения на сопротивлении эаземлителя Rз

U_з=I_з + R_з . Ток через заземлитель можно найти по формуле:

I_з = 3 * U_ф / ( 3 * R_з + Z_из ) . Ток, проходящий через тело человека:

I_h = U_з / R_h = I_з * R_з / R_h

Из приведенных формул следует, что защитное за­земление только тогда успешно выполняет свою функ­цию, когда его сопротивление не превышает допустимых значений. Нормирование заземлений дано в ПУЭ. В электроустановках до 1000 В с изолированной ней­тралью сопротивление заземления не должно превышать:

- при мощности источников питания 100 кВА и более

R_з =< 4 Ом;

- при мощности менее 100 кВА, R₃ =< 10 Ом.

Электрические характеристики заземлителей

Основными характеристиками заземлителя являются его потенциал относительно земли, сопротивление и кривая распределения потенциалов на поверхности земли в зоне растекания тока вокруг заземлителя . Эти харак­теристики определяют значения напряжений прикосновения и шага.

Рассмотрим методику определения характеристик тео­ретически на примере одиночного полусферического за­землителя, с которого стекает ток I_з на землю равно­мерно по всем направлениям (рис . 13) . Ток создает в земле электрическое поле, напряженность которого Е, в любой точке на расстоянии х равна:

,

где  - удельное сопротивление грунта, Ом*м;

_х - плотность тока растекания в земле, А/м²

r - радиус заземлителя.

Падение напряжения dU на участке земли dx равно:

dU = Е_х * dx. Тогда потенциал _х в любой точке х будет равен:

,а после интегрирования

Из анализа (х) следует:

- при х   , _x  0 (зоной нулевого потенциала называется участок земли, где _x малозаметен) ;