Вопрос. Способы обеспечения электробезопасности сетей

Для предотвращения поражения человека электрическим током при прикосновении к нетоковедущцм частям, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания фазы сети на корпус, применяется защитное заземление, зануление и отключение, выравнивание потенциалов, двойная изоляция, малое напряжение.

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (рис. 12.5).

Защитное заземление применяется в трехфазных сетях до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Принцип действия защитного заземления — снижение напряжения между корпусом электрооборудования, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения.

Сила тока, проходящего через тело человека при заземлении электрооборудования, если Rоб = Rп = 0, определяется из уравнения

Поскольку большая часть производственных помещений химических предприятий относится к помещениям с повышенной опасностью (сырость, токопроводящие полы — металлические, железобетонные, кирпичные и др., высокая температура, возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования и имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий), то допустимое напряжение прикосновения должно быть не более 42 В.

Известно, что на самых крупных предприятиях в сетях напряжением 220 или 380 В с незаземленной нейтралью трансформаторов наибольшее значение силы тока однофазного короткого замыкания на землю может быть Iз ≤ 10 А. Тогда для самого неблагоприятного случая при (Iз = 10 А) напряжение на заземленном корпусе будет равно

Просто рисунок!

примере растекания тока в землю с одиночного заземлителя (рис. 12.6).

По мере удаления от заземлителя на расстояние х поверхность, полусферы, по которой протекает ток, будет все время увеличиваться по закону S = 2πr². Известно, что плотность тока обратно пропорциональна сечению проводника. Отсюда на расстоянии х от центра полушара плотность тока (А/м2) будет равна

можны, например, вблизи упавшего на землю провода, находящегося под напряжением.

Человек, находящийся в положении 2 (см. рис. 12.6), попадает под напряжение прикосновения Uпр, которое равно разности потенциалов рук и ног.

По мере удаления от заземлителя (места замыкания на землю) напряжение прикосновения увеличивается, и за пределами зоны растекания тока оно равно напряжению на корпусе электрооборудования относительно земли (Uз = IзRз).

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

вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Схема зануления в сети трехфазного тока показана на рис. 12.7.

Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т. е. замыкание между фазным и нулевым проводами) в целях вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденное электрооборудование от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматические выключатели, устанавливаемые перед потребителями энергии для защиты их от токов короткого замыкания, магнитные пускатели с встроенной тепловой защитой.

Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью.

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока.

Повторное заземление нулевого защитного провода необходимо для уменьшения опасности поражения людей током, возникающей при обрыве нулевого защитного провода и замыкании фазы на корпус за местом обрыва.

Для обеспечения минимального времени срабатывания защиты необходимо так подобрать сечение зануляющего провода, чтобы ток короткого замыкания превышал по меньшей мере в З раза номинальный ток ближайшего плавкого предохранителя (вставки).

Защитное отключение — быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током. Такая опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус электрооборудования, снижении сопротивления изоляции фаз ниже допустимого предела, случайном прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением, и т. п.

Основными частями устройства защитного отключения являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель.

На рис. 12.8 приведена принципиальная схема одного из устройств защитного отключения. В этой схеме в качестве датчика, т. е. прибора, подающего сигнал на срабатывание выключателя, служит реле максимального напряжения Н, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем Rв.

При пробое фазы на заземленный корпус вначале проявится защитное свойство заземления, вследствие чего напряжение на корпусе будет снижено до некоторого значения Uк = Iз Rз, где Iз — ток замыкания на землю. Затем, если Uк окажется выше установленного допустимого напряжения Uк доп, сработает устройство защитного отключения, т. е. реле максимального напряжения, замкнув контакты, подаст питание на отключающую катушку и вызовет тем самым отключение поврежденного электрооборудования от сети. Время отключения τоткл = (0,05+0,2) с.

Выравнивание потенциала — метод снижения напряжения прикосновения и напряжения шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Достигается выравнивание потенциалов путем искусственного повышения потенциала опорной поверхности ног до уровня потенциала токоведущей части (металлическое соединение токоведущей части и опорной поверхности), а также путем размещения одиночных заземлителей по кон туру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование.

Выравнивание потенциалов применяется при ремонте высоковольтной линии электропередачи под напряжением. Человек поднимается с помощью телескопической изоляционной вышки до уровня провода. Затем с помощью изолирующей штанги он накладывает перемычку между металлической люлькой, изолированной от земли, и фазным проводом. После этого работа выполняется без электрозащитных средств. Ток утечки протекает через перемычку и изоляцию вышки в землю. Человек не попадает под напряжение, так как разность потенциалов между проводом, которого он касается, и опорной поверхностью ног равна нулю. После окончания работ перемычка снимается с помощью изолирующей штанги и человек опускается на землю. Выравнивание потенциалов, обеспечивающее снижение напряжения прикосновения и напряжения шага, применяется также при контурном защитном заземлении.

Двойная изоляция — это совокупность рабочей и защитной (дополнительной) изоляции, при которой доступные прикосновению части электрооборудования не приобретают опасного для человека потенциала при повреждении рабочей или защитной изоляции. Наиболее совершенный способ применения двойной изоляции — это изготовление корпусов электрооборудования из изолирующего материала.

Малое напряжение— это номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в электроустановках для обеспечения электро- безопасности. Малые напряжения — 12 и 42 В применяются в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и вне помещений для питания ручных электрифицированных инструментов (дрель, рубанок, пила и т. п.) и переносных ручных ламп.