2020.05.13 Лекция № 13 Электробезопасность (Лекции - Ванаев), страница 3

Явления при стекании тока в землю.

Напряжение шага

Шаговое напряжение представляет собой разность потенциалов между дву­мя точками в зоне растекания тока, находящимися на расстоянии шага 0,8 м.

Распределение потенциала на поверхности земли

Попав в зону растекания, человек может оказаться под разностью потен­циалов с напряжением шага (В):

- ток замыкания на землю (стекающий через заземлитель), А;

- удельное сопротивление грунта, Ом·м;

- расстояние от центра заземлителя до человека, м;

- расстояние шага, м.

Из формулы ясно, что чем шире шаг, тем больше напряжение шага. Ток, протекающий через человека, попавшего под шаговое напряжение, можно рассчитать по формуле:

При расстоянии более 20 м от места стекания тока на землю дальнейшим уменьшением потенциала земли можно пренебреч.

Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе

На рисунке представлены электродвигатели, корпуса которых заземлены одиночным заземлителем.

I – потенциальная кривая; II – кривая, характеризующая изменение напряжения прикосновения Uпр при изменении расстояния от заземлителя x.

При замыкании фазы на корпус одного из электродвигателей на заземлителе и на всех присоединенных к нему металлических частях появится потенциал φ_з. Поверхность земли вокруг заземлителя также будет иметь потенциал, изменяющийся по кривой, зависящей от формы заземлителя.

Напряжение прикосновения характеризуется отрезком АВ и зависит от формы потенциальной кривой и расстояния Х между человеком, прикасающимся к заземленному оборудованию, и заземлителем: чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше U_пр, и наоборот. Так, при расстоянии х= , а практическая при х=20 м (точка 1 на рисунке) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение U_пр=φ_з. Это наиболее опасный случай прикосновения. При наименьшем значении х, когда человек стоит непосредственно на заземлителе, U_пр=0.

Уравнение для напряжения прикосновения можно написать в следующем виде

– коэффициент напряжения прикосновения или просто коэффициент

прикосновения.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

1. Недоступность токоведущих частей. Может осуществляться за счет:

а) изоляции проводов;

б) размещения на недоступной высоте;

в) ограждений.

1. Использование малых напряжений:

а) напряжение < 42 В (ручные машины и переносные лампы);

б) напряжение < 12 В (лампы в особо опасных условиях).

1. Электрическое разделение сети. Разделение электросети на отдельные не связанные участки с помощью специальных разделяющих трансформаторов. В результате снижается ёмкость проводов относительно земли, повышается безопасность.

2. Двойная изоляция состоит из:

а) рабочей изоляции (изолирует токоведущие части электроустановки);

б) дополнительная изоляция (металлические нетоковедущие части

между руками и электроустановкой).

1. Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

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

3. Защитное отключение (ОЗУ – отключающее защитное устройство) – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.

4. Средства защиты, применяемые в электроустановках:

а) изолирующие электрозащитные средства (диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими рукоятками, изолирующие штанги, клещи, указатели напряжения; диэлектрические галоши, коврики и подставки);

б) ограждающие средства защиты (ограждения-щиты, ограждения-клетки, изолирующие накладки и колпаки, предупредительные плакаты, временные заземления);

в) предохранительные средства индивидуальной защиты СИЗ (защитные очки, противогазы, специальные рукавицы).

1. Организационные мероприятия.

а) касающиеся персонала:

- обязательный медосмотр;

- обучение и квалификация.

б) касающиеся эксплуатации установок:

- оперативное обслуживание (дежурство, обходы и осмотры,

оперативные переключения);

- производство работ (ремонт, монтаж, строительные работы).

Классификация помещений по опасности поражения током

Все помещения делятся по степени поражения людей электрическим током на три класса:

1. Помещения без повышенной опасности. Сюда относятся сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами.

2. Помещения с повышенной опасностью. Сюда относятся помещения, характеризующиеся одним из пяти условий, создающих повышенную опсность:

1. Сырость, относительная влажность более 75 %;

2. Жаркие помещения, температура более + 35^о С;

3. Пыльные помещения с токопроводящей пылью (угольная,

металлическая и др.);

1. Токопроводящие полы (металлические, земляные,

железобетонные, кирпичные и т.п.);

1. Возможность одновременного прикосновения человека к

имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий,

технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.

1. Особо опасные помещения. Сюда относятся помещения, характеризующиеся одним из трех условий, создающих особую опасность:

1. Особо сырые помещения, относительная влажность близка к 100 %;

2. Помещения с химически активной или органической средой,

содержащие пары, газы, жидкости, действующие разрушающе на

изоляцию и токоведущие части электрооборудовании;

1. Одновременное наличие двух и более условий, свойственных

помещениям с повышенной опасностью.

Защитное заземление электроустановок

Принципиальная схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше: 1 – заземленное оборудование; 2 – заземлитель защитного заземления; rз – сопротивление защитного заземления; Iз – ток замыкания на землю.

Заземление предназначено для устранения опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т.е. при замыкании фазы на корпус.

Цель заземления:

1. Снижение до безопасных значений напряжения прикосновения;

2. Снижение до безопасных значений напряжения шага.

Защитное заземление используется в трехфазной трехпроводной сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью.

Различают два типа заземляющих устройств: выносное (или сосредоточенное) и контурное (или распределенное).

Выносное заземляющее устройство отличается тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки заземляемого оборудования или сосредоточено на некоторой части этой площадки. Недостаток:

1. Отдаленность заземлителя от заземляемого объекта, вследствие чего напряжение прикосновения равно потенциалу заземленных конструкций;

2. Применяется только при малых значениях тока замыкания на землю в установках до 1000 В.

Согласно ПУЭ «Правила устройства электроустановок», если мощность источника Р_ист 10 кВ·А, то сопротивление заземляющего устройства может быть в пределах 10 Ом.

В этой ситуации можно хвататься за корпус, поскольку ток пройдет через заземлитель, ведь его сопротивление существенно меньше, чем у человека.

При контурном заземлении обеспечивается выравнивание потенциала по земле за счет того, что одиночные заземлители размещаются либо по контуру площадки с оборудованием, либо равномерно распределяются по всей площадке.

Защитное заземление обязательно.

1. Во всех помещениях без повышенной опасности для всех установок напряжения 380 В и выше переменного 50 Гц и 440 В и выше постоянного тока;

2. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при напряжении выше 42 В и выше переменного и 110 В и выше постоянного;

3. Во взрывоопасных помещениях заземление выполняется обязательно не зависимо от значения напряжения установки.

Зануление

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки тсточника. Схема зануления приведена ниже.

Принципиальная схема зануления. 1 – корпус; 2 – аппараты для защиты от токов короткого замыкания (плавкие предохранители, автоматы и т.л.); Rо – сопротивление заземления нейтрали источника тока; Rп – сопротивление повторного заземления нулевого защитного провода; Iк – ток короткого замыкания.

Задача зануления устранение опасного поражения людей током при замыкании на корпус. Применяется в трехфазной четырехпроводной сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью

При коротком замыкании фазы на корпус образуется контур через нулевой защитный проводник с большим током (малое сопротивление), достаточным для «выбивания» плавкого предохранителя в закороченной фазе.

Защитное отключение

За рубежом эта система используется как основная система защиты. У нас как дополнительная защитная отключающая система, если безопасность не обеспечивается полностью заземлением или занулением.

Принципиальная схема устройства защитного отключения , реанирующего на напряжение корпуса относительно земли: 1 – корпус; 2 – автоматический выключатель; КО – катушка отключения; Н – реле напряжения максимальное; Rз – сопротивление защитного заземления; Rв – сопротивление вспомогательного заземления.

В качестве датчика служит реле максимального напряжения между защищаемым корпусом и вспомогательным заземлителем R_в. Электроды вспомогательного заземлителя размещаются в зоне нулевого потенциала, т.е. не ближе 15-20 м от заземлителя корпуса R_з.

При замыкании фазы на корпус (проявляется защитное свойство заземления) между корпусом и землей будет напряжение U_з=I_з·R_з. Если U_з окажется выше заранее установленного предельно допустимого напряжения U_з.доп., срабатывает защитно-отключающее устройство, которое запитывает реле, которое, в свою очередь, отключает установку от сети.

7