ЗАЩИТА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Для защиты людей и животных от поражения электрическим током необходимо, чтобы опасные токоведущие части электроустановки не были доступны для случайного прикосновения, а доступные прикосновению открытые проводящие части и сторонние проводящие части не находились под напряжением, представляющим опасность поражения электрическим током, как в нормальном режиме работы электроустановки, так и при повреждении изоляции. Соответственно, система защиты от электрического тока

Z = (Z_тj + Z_тr + Z_тt + Z_сиз) + Z_от + Z_ор. (14.18)

Защиту по расстоянию опасного воздействия Z_тr ПУЭ определяет как защиту от прямого прикосновения, т.е. защиту, предназначенную для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением (основная изоляция токоведущих частей, ограждения и оболочки, установка барьеров, размещение вне зоны досягаемости токоведущих частей).

Защита от мощности источника опасности Z_тj и защита по времени опасного воздействия Z_тt представляют собой защиту при косвенном прикосновении, т.е. защиту от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.

Защита от мощности источника опасности Z_тj: защитное заземление; сверхнизкие (малые) напряжения; выравнивание потенциалов; уравнивание потенциалов; изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки; защитное электрическое разделение цепей - обеспечивает снижение возможного значения тока через тело человека до безопасного значения.

Защита по времени опасного воздействия Z_тt - это ограничение времени воздействия электрического тока на организм человека, которое обеспечивается автоматическим отключением питания, включающим в себя защитное зануление, защитное отключение, уравнивание потенциалов.

Защиту при косвенном прикосновении необходимо выполнять:

1. при номинальном напряжении более 50 В переменного тока и более 120 В постоянного (выпрямленного) тока – во всех электроустановках;

2. при номинальном напряжении выше 25 В переменного тока и выше 60 В постоянного (выпрямленного) тока – только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках;

3. при номинальном напряжении до 25 В переменного тока и до 60 В постоянного тока – только во взрывоопасных зонах и электросварочных установках.

Для защиты от поражения электрическим током в нормальном и аварийном режиме указанные меры защиты могут быть применены по отдельности или в сочетании друг с другом: Z_тjt, Z_тjr, Z_тrt.

Выбор мер защиты определяется величиной напряжения электроустановки, режимом нейтрали источника питания, условиями окружающей среды (класс помещения по опасности поражения электрическим током), квалификацией персонала и другими факторами.

Обеспечение недоступности токоведущих частей

Надежность работы электрического оборудования зависит, прежде всего, от состояния основной изоляции токоведущих частей. Повреждение ее является основной причиной многих несчастных случаев. Обеспечение надежности изоляции достигается: правильным выбором ее материала и геометрии (толщина, форма), обусловленной в первую очередь значением рабочего напряжения и конструкцией оборудования; правильной оценкой условий эксплуатации; надежной профилактикой в процессе работы.

Поддержание сопротивления изоляции на высоком уровне уменьшает вероятность замыканий на землю, на корпус и поражения людей электрическим током. Контроль изоляции может быть приемосдаточным, периодическим или постоянным (непрерывным).

В мало разветвленных сетях с изолированной нейтралью, где ёмкость фаз относительно земли невелика, сопротивление изоляции является основным фактором безопасности. Поэтому ПУЭ требуют в сетях до и выше 1 кВ с изолированной нейтралью осуществлять постоянный контроль изоляции.

В сетях с большой ёмкостью и в сетях с заземленной нейтралью сопротивление изоляции не определяет безопасности, поэтому в таких сетях можно ограничиться периодическим контролем.

Опасность поражения электрическим током при косвенных прикосновениях может быть снижена применением усиленной или двойной изоляции, состоящей из основной и дополнительной изоляции.

В случаях, когда основная изоляция обеспечивается воздушным промежутком, защита от прямого прикосновения к токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние должна быть выполнена посредством оболочек, ограждений, барьеров или размещением вне зоны досягаемости токоведущих частей. Вход за ограждения или вскрытие оболочки возможны только при помощи специального ключа или инструмента, либо после снятия напряжения с токоведущих частей.

При использовании указанных способов защиты должны быть соблюдены установленные правилами изоляционные расстояния от токоведущих частей до ограждений, оболочек, а также до работающего поблизости человека с учетом всех его возможных поз и используемых инструментов и приспособлений.

Защитное заземление

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом открытых проводящих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие фазного замыкания на них и по другим причинам (вынос потенциала, разряд молнии и т.п.). Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т.п.

Назначение защитного заземления - защита людей от поражения электрическим поражающим током при косвенном прикосновении, т.е. при электрическом контакте с открытыми проводящими частями электроустановки, а так же со сторонними проводящими частями, не являющимися частями электроустановки (например, металлоконструкции здания, металлические газовые сети, водопроводные трубы, трубы отопления и т.п. и неэлектрические аппараты, полы и стены из неизоляционного материала), которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.

Принцип действия защитного заземления - снижение до допустимых значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на открытые проводящие части и другими причинами. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования (сопротивления заземлителя R_з), а также выравниванием потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Область применения защитного заземления.Заземление может быть эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью (система IT рис.14.7), а также в сетях напряжением выше 1 кВ с заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием, причём срабатывает максимальная токовая защита.

Типы заземляющих устройств. Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что его заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование.

Существенный недостаток выносного заземляющего устройства - отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей или на части защищаемой территории напряжение прикосновения равно потенциалу заземленных конструкций, т.е. U_пр =I_зR_з=φ_з. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности, в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого напряжения прикосновения U_пр.доп.

Рис. 14.7. Принципиальная схема защитного заземления в сетях трехфазного тока

с изолированной нейтралью (система IT).

Достоинством выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.п.).

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. За счет этого происходит выравнивание потенциалов на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых.

Выполнение заземляющих устройств. Для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители, причем для уменьшения затрат на устройство заземления в первую очередь используют естественные заземлители.

В качестве естественных заземлителей могут использоваться: проложенные в земле водопроводные трубы; обсадные трубы буровых скважин; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей; металлические оболочки бронированных кабелей (кроме алюминиевых), проложенных в земле; рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами; металлические шпунты гидротехнических сооружений и т.п.

Не допускается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводы канализации и центрального отопления. Но такие трубопроводы необходимо присоединять к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов.

Искусственные заземлители (вертикальные и горизонтальные электроды) могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. В качестве вертикальных электродов используют стальные прутки с минимальным диаметром 12-16 мм и длиной до 10 м, стальные трубы с минимальным диаметром 25-32 мм и стальные уголки с площадью поперечного сечения не менее 100 мм² и длиной 2,5-3 м. В последние годы находят применение электроды, выполненные из меди. Искусственные заземлители не должны иметь окраски.

Заземлители не следует устанавливать вблизи горячих трубопроводов и других объектов, вызывающих высыхание почвы, а также в местах, где возможна пропитка грунта нефтью, маслами и тому подобными веществами, поскольку сопротивление грунта резко возрастает.

В качестве заземляющих проводников, предназначенных для соединения заземляемых частей с заземлителями, применяют полосовую и круглую сталь. У мест ввода заземляющих проводников в здания должен быть предусмотрен опознавательный знак .

Для соединения различных заземлителей (естественных, искусственных), а также сторонних проводящих частей (металлические части каркаса здания, металлические трубы коммуникаций, входящих в здание и т.п.), используют главную заземляющую шину (ГЗШ). Она может быть выполнена из меди (допускается из стали) внутри вводного устройства электроустановки напряжением до 1 кВ или отдельно от него.

Сопротивление заземляющих устройств. В электроустановках до 1000 В в сетях с изолированной нейтралью (система IT) сопротивление заземляющего устройства R_зв любое время годадолжно соответствовать условию:

R_з ≤ U_пр / I_з,(14.19)

где R_з – сопротивление заземляющего устройства, Ом;

U_пр – напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В в помещениях без повышенной опасности и 25 В в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках для переменного тока;

I_з – полный ток замыкания на землю, А.

Как правило, не требуется принимать значение R_з меньше 4 Ом. Допускается R_здо 10 Ом, если соблюдено выше приведенное условие, а мощность генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВ·А, в том числе суммарная мощность генераторов и трансформаторов, работающих параллельно.

Защитному заземлению подлежат открытые проводящие части электроустановки, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных.

Внешний осмотр и измерение сопротивления заземляющих устройств производится при приеме в эксплуатацию и периодически в сроки, установленные Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ ЭП), при перестановке оборудования и ремонте заземлителей.

Сопротивление заземляющего устройства должно измеряться в периоды наименьшей проводимости земли: летом при наибольшем ее просыхании (для районов вечной мерзлоты - зимой при наибольшем ее промерзании).