Выравнивание потенциалов

Есть способом снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение человека или на которых она может одновременно стоять Выравнивание потенциалов достигается путем искусственного повышения потенциала опорной поверхности ног до уровня потенциала токоведущих частей, а также при контур ном заземлении Вертикальные заземлители в контурной заземлении (рис. 2) размещаются как по контуру, так и внутри защищаемой зоны и соединяются стальными полосами В случае замыкания токоведущих ч Астин на корпус, подключен к такого контурного заземления, участки земли внутри контура приобретают высоких потенциалов, которые приближаются к потенциалу заземлителей Благодаря этому максимальное напряжение прикосновения и шага ИИП снижаются до допустимых значений.

Рис 2Выравнивание потенциалов при контурном заземлении

Защитное разделение сети

Предусматривает разделение последней на отдельные электрически несвязанные между собой участки с помощью разделительных трансформаторов РТ с коэффициентом трансформации 1: 1 (рис. 3.24). Чем протяженней и разветвлена электросеть, тем меньше ее сопротивление изоляции и большей емкость относительно земли. Итак, если такую электросеть разделить на ряд небольших сетей (участков) такой же напряжения, которые имеют незначительную емкость и большой сопротивление изоляции, то при этом значительно повышается безопасность эксплуатации электроустановок.

Технические способы и средства защиты при переходе напряжения на нормально нетоковедущие части электроустановок

Защитное заземление

Применяют в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В с любым режимом нейтрали источника питания.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или с ее эквивалентом металлических частей электроустановки, нормально не находящиеся под напряжением, но могут оказаться под ней в аварийных режимах

Рис 3Схема электрической сети (а) и после (б) защитного разделения:

Н - нагрузка; РТ - разделительный трансформатор; ЗН - понижающий трансформатор; ВН - сеть высокого напряжения; НН - сеть низкого напряжения работы.

Назначение защитного заземления заключается в том, чтобы в случае появления напряжения на металлических конструктивных частях электроустановки (например, вследствие замыкания на корпус фазы при повреждении и ее изоляции) обеспечить защиту человека от поражения электрическим током в случае ее прикосновения к таким частям. Это достигается путем снижения до безопасных значений напряжений прикосновения и шага.

Если корпус установки является незаземленным и произошло замыкание на него одной из фаз, то прикосновение человека к такому корпуса равнозначно касания к фазе Если же корпус электрически соединен с землей (рис с 4, а), то он окажется под напряжением замыкания через человека, в таком случае определяется из уравнения

откуда видно, что чем меньше значение и: а и а, тем меньший ток пройдет через тело откуда видно, что чем меньше имеет значение и? а и а, тем меньший ток пройдет через тело человека, который стоит на земле и прикасается к корпусу установки. Таким образом, защита от поражения током обеспечивается путем присоединения корпуса к заземлителю, который имеет малое сопротивление заземления Яа и малый коэффициент напряжения прикосновения а.

С эквивалентной электрической схемы (рис. 4 б) видно, что человек (Ял), прикасаясь к заземленному корпусу, который оказался под напряжением, подключается к электрической цепи однофазного тока параллельно сопротивления заземления Да. Поскольку сопротивление заземления мал, то основная часть тока замыкания на землю пройдет именно через него, а через человека пройдет малый (безопасный) ток. В этом и заключается суть защитного заземления. Причем ток пройдет через человека, уменьшится во столько раз, во сколько сопротивление человека больше сопротивление заземления.

Рис Защитное заземление: а - схема прикосновения человека к заземленному корпусу, оказавшегося под напряжением б - эквивалентная электрическая схема

Если принять, что сопротивление человека Дл = 1000 Ом, а сопротивление заземления Д = 4 Ом, то ток, который пройдет через человека, прикоснулась к заземленному корпусу, который оказался под напряжением, будет в 250 раз меньше й, чем в случае, когда такое защитное заземление отсутствует

Заземляющим устройством называют совокупность конструктивно соединенных заземляющих проводников и заземлителя. Заземлитель - проводник или совокупность электрически соединенных проводников, находящихся в контакте с землей или ее эквивалентом. Заземлители бывают природные и искусственные. В качестве естественных заземлителей используют электропроводящие части строительных и производственных конструкций, а также коммуникаций, которые имеют надежный контакт с землей (водопроводные и канализационные трубопроводы, фундаменты зданий и т. Д.). Для искусственных заземлителей используют стальные трубы диаметром 35-50 мм (толщина стенок - не менее 3,5 мм) и уголки (40 х 40 и 60 х 60 мм) длиной 2,5-3,0 м, а также стальные прутья диаметром не менее 10 мм и длиной до 10 м. В большинстве случаев искусственные вертикальные заземлители забивают в землю на глубину п = 0,5 0,8 м (рис. 5).

Рис 5. Схема расположения искусственных заземлителей: 1 - вертикальные заземлители  2 - заземляющий проводник

Вертикальные заземлители соединяют между собой заземляющим проводником (горизонтальной штаба по поперечным сечением не менее 4 х 12 мм или проволокой диаметром не менее 6 мм) с помощью сварки Для обеспечения надежного контакта, присоединения корпуса учреждений ки к магистрали заземления осуществляется сваркой или болтовым соединением в специальном месте корпуса, имеет антикоррозийную обработку Установки, подлежащие заземлению, присоединяются к магистрали заземления исключительно параллельно с помощью отдельного проводника Последовательное присоединение таких установок к магистрали заземления не допускается (рис 6).

Рис 6. Правильная (а) и неправильная (б) схемы присоединения установок, подлежащих заземлению к магистрали заземления

В зависимости от расположения заземлителей относительно оборудования, подлежащего заземлению, различают выносное (сосредоточено) и контурное (распределено) заземления. Преимущество выносного заземления (рис. 3.28, а) состоит в том, что можно выбрать местоположение заземлителей с наименьшим сопротивлением грунта (земли). Заземлителей контурного заземления (рис. 3.28, б) располагают непосредственно у периметра (контура) участка, на котором находится заземлюваних оборудования. Это позволяет выровнять потенциалы внутри контура, а затем снизить напряжение прикосновения и шага. Поэтому более эффективным с точки зрения электробезопасности является контурное заземление.

Рис 7. Выносная (а) и контурное (б) заземления: 1 - заземлители 2 - заземляющие проводники 3 - оборудование

Сопротивление защитного заземления в электроустановках напряжением до 1000 В и мощностью свыше 100 кВА не должен превышать 4 Ом Эта норма обусловлена??величиной напряжения, возникающего между корпусом заземленного уста аткування и землей в случае пробоя изоляции, при которой ток, проходящий через человека, если она прикасается к установке, является безопасным Такой напряжением замыкания Ut принято считать напряжение до 42 В с минного тока, а поскольку максимальный возможный ток замыкания на землю в электроустановках до 1000 В составляет 10 А, то максимально допустимое сопротивление заземления равно

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), защитное заземление следует выполнять: при напряжении переменного тока 380 В и выше и 440 В и выше для постоянного тока - во всех электроустановках; при номинальных напряжениях переменного тока выше 42 В и постоянного тока выше 110 В - только в электроустановках, находящихся в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных, а также в наружных электроустановках; при любой напряжения переменного и постоянного тока - во взрывоопасных установках.

В процессе эксплуатации электроустановок возможно нарушение целостности заземляющих проводников и повышение сопротивления заземления выше нормы. Поэтому ПУЭ предусмотрено проведение визуального контроля (осмотра) целостности заземляющих проводников и измерения сопротивления заземления. Такие измерения проводят, как правило, при малейшей проводимости почвы: летом - при наибольшем высыхании; зимой - при наибольшем промерзании почвы. Измерение сопротивления заземления следует проводить после монтажа электроустановки, после ее ремонта или реконструкции, а также не менее одного раза в год.

Защитное зануление

Применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью. Согласно ПУЭ, зануление корпусов электроустановок используется в тех случаях, что и защитное заземление.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводом металлических частей электроустановки, нормально не находящиеся под напряжением, но могут оказаться под ней в аварийных режимах работы.

Нулевой защитный провод - это провод, соединяющий части, подлежащие занулению, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

При занулении (рис. 8) в случае замыкания фазного провода сети на корпус 1 электроустановки возникает однофазное короткое замыкание, то есть замыкание между фазным и нулевым проводами. В результате электроустановка автоматически выключается аппаратом защиты от токов короткого замыкания 2 (перегорает плавкая вставка предохранителя замкнутой фазы срабатывает автоматический выключатель). Таким образом, обеспечивается защита людей от поражения электрическим током.

Рис 8. Схема защитного зануления

Для уменьшения опасности поражения током, возникающая вследствие обрыва нулевого проводит, устраивают (многократно) дополнительное заземление нулевого провода Rд (см. рис 329)29).

Для быстрого и надежного отключения необходимо, чтобы ток короткого замыкания и превышал ток срабатывания защитного аппарата /:

где к - коэффициент кратности тока короткого замыкания относительно тока срабатывания защитного аппарата (Л - 1,5 - для автоматических выключателей; к = 3,0 - для плавких предохранителей).

Следовательно, при занулении исключительно важное значение имеет правильный выбор плавких предохранителей и автоматических выключателей в соответствии с величиной тока короткого замыкания петли фаза - ноль. При неправильном выборе предохранителя или автоматического выключателя, когда соответственно / <СО и / <1,51, может не состояться отключение установки, на корпус которого перешла напряжение, а затем будет существовать опасность для человека в случае его прикосновения к корпусу.

Следует отметить, что одновременное заземление и зануление корпусов электроустановок значительно повышает их электробезопасность.

Защитное отключение применяется как основной или дополнительный защитный средство в любых электроустановках, но особенно тогда, когда по разным причинам трудно обеспечить эффективное заземление или зануление, а также когда есть высокая вероятность случайного прикосновения к токоведущим частям. Такие условия чаще всего возникают в передвижных электроустановках, а также в стационарных, расположенных в районах с плохой проводимостью почвы. Защитное отключение является незаменимым средством для ручных электроинструментов, которые в большом количестве применяется во многих отраслях производства.

Защитное отключение

Защитное отключение - это быстродействующая защита, который обеспечивает автоматическое отключение электроустановки (до 0,2 с) в случае возникновения в ней опасности поражения током.

Существует много схем защитного отключения. В качестве примера рассмотрим схему устройства защитного отключения, приведен на рис. 3.30. Такое устройство служит дополнительной защитой к заземлению и предназначен для устранения опасности поражения током в случае появления на заземленном корпусе электроустановки повышенного напряжения.

В случае повреждения или пробоя изоляции и переходе напряжения фазы на корпус установки 1 сначала оказывается защитное свойство заземления, благодаря которой напряжение на корпусе снижается до некоторой величины II -1Я. Если значение V будет выше предельно допустимое напряжение С / кор доп, то сработает устройство защитного отключения: реле максимального напряжения Ну замкнув контакты, подает питание на катушку отключения КВ, которая размыкает контакты автоматического выключателя 2, при этом установка отсоединяется от электросети.