2014-02-24
450
Влияния электрических сетей
Раздел 3. Опасные гальванические
Гальванические влияния наблюдаются при непосредственном контакте токоведущих элементов сети высокого напряжения с проводниками. При однофазном коротком замыкании (КЗ) через заземляющее устройство подстанции может протекать ток, достигающий десятков килоамперов, а падение напряжения на сопротивлении заземления по отношению к удаленной земле может составлять несколько киловольтов. Согласно требованиям ПТЭ заземляющее устройство на подстанции устраивается в виде сетки, и на обслуживающий персонал в аварийных условиях воздействует только незначительная доля полного напряжения:
U ш = k ш UR, U пр = k пр U R, (3.1)
где k ш = 0,02... 0,1 и k np = 0,02... 0,1 – коэффициенты шага и прикосновения;
U R – напряжение на заземляющем контуре.
Кроме того, некоторую опасность может представить вынос высокого напряжения за пределы контура заземления подстанции по заземленным оболочкам кабелей связи; силовых кабелей; железнодорожным рельсам; трубопроводам и другим протяженным проводникам. В местах выхода этих проводников за пределы контура подстанции желательно иметь изоляционные стыки.
Особую опасность могут создавать провода ЛС, заходящей на подстанцию в сети с глухим заземлением нейтрали. Согласно требованиям техники безопасности все металлические корпуса аппаратуры на подстанции должны быть присоединены к заземляющему контуру этой подстанции, так как в момент КЗ напряжение на этих корпусах практически равно напряжению на заземляющем контуре, и прикосновение к ним должно быть безопасно. Провода же ЛС, заходящей на подстанцию, имеют практически нулевое напряжение по отношению к удаленной земле, и возникает опасность одновременного прикосновения к корпусу и проводу ЛС. Поэтому между всеми проводами ЛС и контуром заземления устанавливают разрядники типа РБ-280. При КЗ они срабатывают и персонал, обслуживающий узел связи на подстанции, находится в безопасности. Однако при этом возникает возможность выноса высокого напряжения с заземляющего контура через разрядники по проводам ЛС на значительное расстояние за пределы контура. Это напряжение может оказаться опасным для обслуживающего персонала соседнего узла связи или абонента.
Главным источником опасности для человека, находящегося вблизи действующей электроустановки, является ток, который протекает через тело человека при соприкосновении с частями электроустановки, находящимися под различными потенциалами. Этот ток зависит от разности потенциалов, мощности источника и сопротивления тела человека.
Для защиты персонала от появления опасных потенциалов на металлических электроустановках (опорах, корпусах трансформаторов, аппаратах и электрических машинах и т. п.) применяют защитное заземление. Однако заземление металлических конструкций само по себе ещё не исключает возможности поражения персонала. При однополюсных замыканиях на землю, вызванных перекрытием либо пробоем изоляции в сети, через заземляющие устройства протекает аварийный ток. Между любыми двумя точками земли на участке растекания тока существует разность потенциалов. Поэтому человек, идущий по этому участку, подвергается воздействию так называемого напряжения шага. Напряжение шага U ш уменьшается при удалении человека от заземления.
Напряжением прикосновения U пр называется напряжение между двумя точками, которых одновременно касается человек (рис. 2.3).
В первом приближении, если пренебречь влиянием прикосновения человека на ток через заземляющее устройство, то напряжения прикосновения U пр и шага U ш можно определить по эквивалентным схемам, где роль эквивалентных ЭДС Е пр и Е ш играют разности потенциалов между точками прикосновения человека (когда отсутствует шунтирующее влияние сопротивления его тела, R т »1000 Ом). Падения напряжений U пр и U ш на R т определяются без учета взаимного экранирования ступней, что даёт некоторое завышение опасности воздействия. Ступни заменяются круглыми металлическими пластинами радиусом rст = 8 см, находящимися на грунте.
Снижения напряжений прикосновения U пр и шага U ш до безопасной величины могут быть обеспечены путем уменьшения Е пр и Е ш либо увеличением сопротивления ступни R ст.
| U пр |
| U ш |
| U з |
| 0,8м |
| r |
Рис. 2.3. Напряжения прикосновения и шага
Снижения Е пр и Е ш достигаются путем уменьшения сопротивления заземления R з, которое, как уже отмечалось, определяется эквивалентным сопротивлением грунта rз и конструкцией заземлителя.
Уменьшение сопротивления заземления связано с увеличением количества горизонтальных и вертикальных металлических элементов, закладываемых в грунт. Целесообразно располагать эти элементы в виде сетки со стороной ячейки порядка нескольких метров, что улучшает распределение потенциала точек на поверхности земли и тем самым существенно снижает Е пр и Е ш.
Дополнительно снижает опасность поражения персонала также укладка в местах установки оборудования выравнивающих проводников в виде частой сетки, присоединенной к основному контуру заземления. В таких местах следует посыпать площадку электроустановки плохопроводящим покрытием (слоями щебня, щебня с асфальтом и т. д.), что способствует увеличению rзп и уменьшению прохождения тока через тело человека.
В соответствии с ПУЭ электробезопасность обслуживающего персонала может быть обеспечена исходя из требований к сопротивлению заземления электроустановки либо к напряжению прикосновения (с ограничением напряжения на заземляющем устройстве). Эти требования различны для электроустановок напряжением до 1000 В и выше, а также зависят от способа заземления нейтрали.
Сопротивление заземляющего устройства, выполненного с учетом требований ГОСТа, в любое время года не должно превышать значений, указанных в табл. 2.3.
С целью выравнивания потенциала на территории подстанции и снижения U пр вдоль осей оборудования (со стороны его обслуживания) должны прокладываться продольные заземлители на глубине 0,5 … 0,7 м и на расстоянии 0,8 … 1,0 м от фундамента оборудования. Поперечные заземлители должны прокладываться на той же глубине, причем расстояния между ними для снижения U ш увеличивают от периферии к центру заземляющего устройства.
Таблица 2.3
