Калинин А.А. (рук.) Безопасность жизнедеятельности. Пособие

Подождите немного. Документ загружается.

343

Рисунок 9.4 – Виды заземления:

выносное (1) и контурное (2) заземление: размещение заземлителей:

а – принципиальная схема; б – вид в плане; в – распределение напряжения прикос-

новения и напряжения шага в продольном направлении.

нетоковедущим частям);

• возможности приближения к токоведущим частям, находящимся под

напряжением, на расстояние меньше допустимого или попадания в зону рас-

текания тока.

К техническим способам и средствам защиты относят:

• снижение напряжения (самое эффективное мероприятие, но не вы-

полнимое; • электрическое разделение сетей; • защитное заземление (2 вида);

344

• заземляющая система с нулевым заземленным проводом (зануление);

• защитное отключение; • изоляцию нетоковедущих частей;

• изоляцию токоведущих частей (защитные оболочки однослойные,

двухслойные, дополнительные сетчатые или сплошные оболочки);

• осуществление недоступности к электроустановкам (оградительные

устройства, защитные ограждения: сетчатые, сплошные, с дверями и замком,

без дверей и замков и т.д.);

• безопасное размещение и расположение относительно рабочего мес-

та, проходов, проездов; • изоляцию рабочего места от токоведущих частей;

• блокировку ( электрические и механические блокировки, не позво-

ляющие приступить к работе, если не выполнено какое-либо требование);

• цветовую окраску; • предупредительную сигнализацию;

• применение различных средств защиты.

Снижение напряжения. Ранее было указано безопасное напряжение,

применить которое в технологии производства невозможно, т.к. все оборудо-

вание работает преимущественно при напряжении 380 В. Однако в помеще-

ниях с повышенной опасностью применяют электроинструменты с понижен-

ным напряжением. В этом случае при напряжении 36 В и сопротивлении тела

человека 2 кОм ток, проходящий через человека, составит 18 мА. Такой ток

для большинства людей является неотпускающим. В особо опасных помеще-

ниях, в которых сопротивление тела человека не превышает 1 кОм, этот ток

увеличивается вдвое. Следовательно, необходимы дополнительные меры за-

щиты: обеспечение недоступности токоведущих частей, использование

двойной изоляции и др.

Разделение сетей. Разделенными сетями считают такие сети, если они

разделены на отдельные электрически не связанные между собой участки с

помощью разделяющего трансформатора.

Электрическая сеть большой протяженности при вполне исправной

изоляции имеет значительную емкость и небольшое сопротивление. Ток од-

нофазного замыкания в такой сети достигает значительной величины.

В протяженных сетях с напряжением до 1000 В, прикоснувшись к фазе,

человек оказывается под напряжением, близким к фазному. Если же сеть

разделить на мелкие участки такого же напряжения, то емкость их станет не-

значительной, а сопротивление увеличится. Тогда ток, проходящий через че-

345

ловека, прикоснувшегося к одной фазе, определится бóльшим сопротивлени-

ем фаз относительно земли, то есть сила тока будет равна трехкратной вели-

чине напряжения, деленного на сопротивление сети. В этом случае при на-

пряжении 380 В сопротивление сети и тела человека, соответственно, 63 и 1

кОм, поражающий ток не превысит 1 А. Обычно защитное разделение сетей

осуществляется подключением отдельных потребителей через разделитель-

ные трансформаторы. Применение такой защиты повышает стоимость элек-

троустановки, однако снижение уровня электротравматизма компенсирует

эти затраты.

Цветовая окраска. Цвета окраски электрического оборудования рег-

ламентированы стандартом. Окраска имеет не только опознавательное зна-

чение, но и обладает изолирующими свойствами. Для легкого распознава-

ния частей окраску одноименных шин производят в следующие цвета:

• для переменного тока:

1) фаза А – желтый; 2) фаза В – зеленый; 3) фаза С – красный;

• нулевые шины при изолированной нейтрали – белый;

• при заземленной нейтрали – черный;

• при однофазном токе проводник, присоединенный к началу источни-

ка питания, – желтый, к концу обмотки – красный;

• для постоянного тока: - положительная шина – красный;

- отрицательная шина – синий; - нейтральная шина – белый.

Область применения технических способов защиты определена ПУЭ.

Например, защитное разделение сетей – для электроустановок напряжением

до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной степенью опасности

(передвижные электроустановки, ручные электроинструменты и т.п.). При

этом заземление нейтрали или обратного провода за разделительным транс-

форматором не допускается. В стационарных электроустановках напряжени-

ем до 1000 В переменного тока с изолированной нейтралью или изолирован-

ным выводом источника однофазного тока применяют защитное заземление

в сочетании с контролем изоляции или защитное отключение. В трехфазных

сетях с напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью или в однофаз-

ных сетях напряжением до 1000 В с изолированным выводом для защиты ис-

пользуют пробивные предохранители.

346

9.14.7 Защитное заземление

В соответствии с положениями ГОСТ 12.1.009 известный термин

защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с

землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые мо-

гут оказаться под напряжением.

Назначение - устранение опасности поражения электрическим током при

прикосновении человека к корпусу или элементам электроустановки, оказавшими-

ся под напряжением.

Область применения – в электроустановках с напряжением до 1000 В

сетей переменного тока с изолированной нейтралью или изолированным вы-

водом источника однофазного тока, а также в электроустановках с напряже-

нием до 1000 В в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой.

В таких сетях ток однофазного замыкания недостаточен для надежного

отключения аварийного участка. Поэтому для обеспечения безопасности

применяют защитное заземление (рис. 9.2), которое проектируют и монти-

руют в соответствии со специальным стандартом.

При монтаже установки заземляют корпуса станков, трансформаторов,

светильников и т.п. При монтажном исполнении используют два типа зазем-

ляющих устройств: выносное или контурное заземление (рис. 9.5):

Рисунок 9.5 – Заземляющее устройство:

а – выносное; б – контурное;

1 – заземленное оборудование;

2 – заземляющие проводники, магистраль заземления и ответвления

от нее; 3 – вертикальные заземлители; 4 – стальные полосы.

347

Рисунок 9.6 – Прикосновение к некоторым частям, оказавшимся под напряжением:

а – при исправном заземлении; б – при отсутствии заземления;

в – воздействие напряжения шага.

• выносное заземление характеризуется тем, что заземлители выно-

сят за пределы площадки под оборудование. Такое решение применяют в

случаях, если: невозможно разместить заземлитель на защищаемой площад-

ке; сопротивление грунта площадки составляет большее значение, чем у зем-

ли около нее; заземляемые электроустановки рассредоточены на большой

площади цеха;

• контурное заземляющее устройство исполняют электродами, обыч-

но расположенными по периметру площадки с оборудованием (рис. 9.2, 9.5).

Защитное действие при этом обеспечивают уменьшением потенциала обору-

дования, выравниванием потенциала точек земли в пределах контурного за-

землителя, т.е. снижением напряжения прикосновения (рис. 9.6).

Опасно для человека и напряжение шага – это напряжение между двумя

точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых

одновременно стоит человек.

Ток замыкания создает опасные напряжения не только на самом обору-

довании, но и возле него, растекаясь с оснований и фундаментов. При этом

человек, стоящий на поверхности земли, окажется под напряжением шага.

Оно равно разности потенциалов участков, на которых расположены ступни

ног

348

= φ

- φ

х + s

, (9.9)

где s - длина шага, равная 0,8 - 1 м.

Для обеспечения безопасности в таких случаях шаговое напряжение

уменьшают путем укладки в проходах (на разной глубине) стальных допол-

нительных полос, соединенных с заземлителем.

В случаях прикосновения руками, например, к корпусу, человек попа-

дает под напряжение прикосновения.

Напряжение прикосновения – это напряжение между двумя точками цепи

тока, которых одновременно касается человек.

В этом случае напряжение прикосновения равно разности между

полным напряжением на корпусе U

, к которому прикасается человек рукой и

потенциалом φ

поверхности земли, пола, где стоит человек (рисунки 9.4 и

9.6)

пр

= U

- φ

, (9.10)

Таким образом, через тело человека, попавшего под напряжение при-

косновения, проходит ток

чел

= U

пр

/ (R

+ R

чел

) = U

пр

/ ( 2ρ

+ R

чел

)

, (9.11)

где R

- сопротивление растеканию тока в месте опоры ступней ног. Оно зави-

сит от удельного сопротивления поверхности земли.

Чтобы уменьшить этот ток необходимо снизить U

пр

, т.е. корпус станка

заземляют. При этом напряжение на корпусе понизится до

= I

, (9.12)

где R

- сопротивление заземлителя, I

- ток однофазного замыкания.

Напряжение прикосновения определяют как некую долю от U

, исполь-

зуя коэффициент напряжения прикосновения α

пр

≤ 1:

пр

= α

пр

. (9.13)

Тогда ток, проходящий через человека

чел

= α

пр

/ ( 2ρ

+ R

чел

) . (9.14)

Заземление оборудования исполняют с помощью естественных или ис-

кусственных заземлителей. При этом первые предпочитают как более эко-

номичные по строительным затратам (проложенные в земле водопроводные

или другие металлические трубы, за исключением трубопроводов горючих

жидкостей, газов и т.п.; металлические и железобетонные конструкции

349

Рисунок 9.7 – Схема поражения человека электрическим током:

а – в сети с изолированной нейтралью для случая замыкания одного из фазных

проводов на землю; б – при касании одного из фазных проводов и одновремен-

ным замыканием другого провода на землю в сети с V =380/220 В;

в – в сети с изолированной нейтралью; R3 – сопротивление заземления на подстан-

ции; Uзам – напряжение на заземлителе.

зданий, находящихся в соприкосновении с землей и т.д.).

Искусственные заземлители выполняют из стали в виде вертикальных

или горизонтальных электродов. Срок службы их достигает 25-30 лет.

350

Рисунок 9.8 – Схема работы защитного заземления:

а – общая схема; б – схема замещения

Rиз – сопротивление изоляции каждой из фаз относительно земли;

Rчел – сопротивление тела человека;

I3- ток однофазного замыкания; U3 - напряжение на корпусе.

Рисунок 9.9 – Схема работы заземления:

а – общая схема; б – схема однофазного замещения

Rн.п – сопротивление нулевого и фазного (Rф) проводов; Rо – сопротивление за-

землителя нейтрали и человека (Rчел), прикоснувшегося к корпусу; Rт – сопротив-

ление обмоток трансформатора; Jк.з – ток короткого замыкания;

Jчел – ток проходящий через тело человека.

В тех случаях, когда грунт имеет большое удельное сопротивление, ис-

пользуют вертикальные заземлители увеличенной длины, искусственную об-

работку грунта и другие технические решения для снижения удельного со-

351

противления грунта.

Рассчитывают и монтируют устройство защитного заземления таким

образом, чтобы сопротивление заземлителей не было больше нормируемой

величины, которую устанавливают ПУЭ или специальный стандарт.

В организационном плане производят контроль заземляющих уст-

ройств как при сдаче в эксплуатацию, так и в процессе эксплуатации. Строи-

тельно-монтажная организация передает предприятию соответствующую

техническую документацию. Каждое заземляющее устройство снабжают

техническим паспортом, содержащим схему заземления, основные техниче-

ские данные о результатах проверки его состояния, характере ремонта, изме-

нениях и т.п.

Контроль осуществляют в виде: • осмотров видимой части устройства;

• осмотров с проверкой цепи между заземлителем и заземляемым эле-

ментом; • измерения сопротивления заземляющего устройства;

• проверки надежности соединения естественных заземлителей;

• выборочности вскрытия грунта для осмотра элементов устройства.

9.14.8 Заземляющая система с нулевым заземленным проводом

В соответствии с положениями основополагающего ГОСТ 12.1.009:

зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым

защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут ока-

заться под напряжением.

Назначение – устранение опасности поражения электрическим током при

прикосновении к корпусу электроустановки.

Область применения – трехфазные четырехпроводные сети напряжением

до 1000 В с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источ-

ника однофазного тока;

нулевой защитный проводник – проводник, соединяющий зануляемые

части с глухозаземленной нейтралью точкой обмотки источника тока или ее экви-

валентом.

В стационарных электроустановках напряжением до 1000 В с глухоза-

земленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазно-

го тока применяют зануление или в обоснованных случаях защитное отклю-

чение. При этом заземление корпуса электроприемников без их заземления

352

не допускается.

В трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью заземление не

обеспечивает надлежащей защиты. Так, при фазном напряжении 220 В ток

однофазного короткого замыкания и напряжение на заземленном корпусе со-

ставят

чел

= U

/ (R

+ R

) = 220

/ ( 4 + 4)

= 27,5 А,

= I

= 27,5

4 = 110 В (9.15)

Отсюда видно, что корпус оборудования будет находиться под опасным на-

пряжением, несмотря на то, что он заземлен (рис. 9.5). Проектируют и ис-

полняют зануление в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81.

В действующих ПУЭ вместо устаревшего термина "зануление" введен

новый термин "заземляющая система с нулевым заземленным проводом".

Однако в действующем ГОСТ 12.1.009-76 этот термин еще сохранен. В элек-

тробезопасности под занулением понимают мероприятие, которое применя-

ют только в сетях с заземленной нейтралью напряжением ниже 1000 В. За-

нулить - значит надежно соединить оборудование с нулевым проводом (рис.

9.10). Для большей безопасности прибегают к повторному заземлению нуле-

вого защитного проводника. В занулении назначение заземлителей иное, чем

при защитном заземлении.

Рисунок 9.10 – Принципиальная электросхема зануления:

1 – зануляющий проводник; 2 – корпус заземленной электроустановки;

Jз.м – ток замыкания на землю максимальный; Jк – ток короткого замыкания;

Rз.м – сопротивление замыкания фазного проводника на землю;

Rзn, Rзnп – сопротивление нейтрального проводника и повторного заземления

нулевого защитного проводника;

Of – автоматический выключатель.