Защитное заземление.

Способы электрозащиты при замыканиях на корпус. Однофазные замыкания тока, которые могут возникнуть в эл. машинах, аппаратах, приборах, на ЛЭП, опасны тем, что на корпусах и опорах появляются напряжения, достаточные для поражения человека и возникновения пожара. Ток замыкания создает опасные напряжения не только на самом оборудовании, но и возле него, растекаясь с оснований и фундаментов.

Защиту от поражения током и возгораний можно осуществить защитным отключением (отключают поврежденный участок сети быстродействующей защитой), либо защ. заземлением, (снижают напряжение прикосновения и шага), либо занулением (отключают оборудование и снижают напряжения прикосновения и шага на период, пока не сработает отключающий аппарат)

Напряжение прикосновения. В сетях с изолированной нейтралью ток однофазного замыкания недостаточен для надежного отключения аварийного участка. Поэтому применяют защитное заземление, которое предназначено для снижения напряжений прикосновения и шага.

При замыкании на корпус нормально изолированные части электрооборудования окажутся под напряжением. Прикоснувшийся к ним человек попадает под напряжение прикосновения. Оно будет равно разности между полным напряжением Uз на корпусе, к которому прикоснулся человек рукой и потенциалом поверхности земли, пола, где он стоит: Uпр=Uз- .

Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно может коснуться человек, наз. напряжением прикосновения.

Напряжение шага. Если человек окажется в зоне растекания тока и будет стоять на поверхности земли, имеющей разные эл. потенциалы в местах, где расположены ступни ног, то на длине шага возникнет напряжение, соответствующее разности этих потенциалов: Uш= , где

Х – длина шага, равная 0,8 – 1,0 м.

Напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися на расстоянии шага, на которых одновременно может стоять человек, наз. напряжением шага.

Защитное заземление. Через тело человека, попавшего под напряжение прикосновения, проходит ток: Iчел= Uпр/(Rc+Rчел)=Uпр/(2 +Rчел), где Rc-сопротивление растеканию тока в земле в месте опоры ступней обеих ног при их параллельном включении в цепь тока. Сопротивление Rc (Ом) зависит от удельного сопротивления поверхности земли (Ом*м), эквивалентного диаметра dэкв =0,16 м ступни: Rс= 1,5 – 2 s . Чтобы уменьшить этот ток,

Необходимо уменьшить напряжение прикосновения, а следовательно, напряжение на корпусе Uз (формула Uпр.) Для этого корпус (рис.а и б) соединяют с заземлителем, находящимся в земле

Напря\жени е прикосновения обычно определяется как доля от напряжения Uз: Uпр= пр*IзRз, где пр – коэффициент напряжения прикосновения; пр <=1. Подставив значение Uпр в формулу для нахождения Iчел: получим Iчел= пр*IзRз/(2 +Rчел).

Так, если ток замыкания рапвен 4 А, сопротивление заземления 109 Ом, коэффициент напряжения прикосновения – 0,2, то ток, проходящий через тело человека, попавшего под напряжение прикосновения (без учета сопротивления рs ), Iчел= 0,2*10*4/1000= 0,008 А = 8 мА.

Этот ток не превышает значения отпускающего (10 мА). Однако в эл.установках напряжением выше 1000 В или в помещениях с повышенной опасностью независимо от напряжения установки указанный ток может значительно превышать отпускающий. Поэтому ПТБ требуют в ряде случаев применять средства электрозащиты – диэл. перчатки, боты, галоши, диэл. коврики, подставки, сопротивления которых включаются последовательно с сопротивлением тела человека и тем самым снижается опасный ток.

Преднамеренное эл. соединение с землей нетокопроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением, наз. защитным заземлением.

Из схемы замещения цепи однофазного тока замыкания (схема б) следует, что сопротивления тела человека и заземлителя параллельны. Поэтому ток Iчел, проходящий через тело человека, тем меньше, чем меньше сопротивление заземлителя и чем меньше значение коэффициента напряжения прикосновения.

Заземляемое оборудование цеха присоединяют к магистрали заземления (проложенной внутри здания вдоль стен), которую, в свою очередь, подсоединяют проводниками к заземлителю.Заземлитель состоит из множества электродов, находящихся в земле и имеющих с нею непосредственный контакт (рис.а). Совокупность заземлителя и заземляющих проводников называется заземляющим устройством. Заземляют металлические конструктивные части эл. машин, трансформаторов, приборов, аппаратов, светильников, закладных частей электрогирлянд на зданиях и т.п., приводы, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, каркасы распределительных щитов и др.

2. Нормирование заземлений.Защитное заземление применяют в трехфазных эл. установках напряжением до 1000 В с изол. нейтралью и выше 1000 В при любом режиме нейтрали. Заземление при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока обязательно во всех случаях; при напряжении выше 36 В переменного и 110 В постоянного – только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных помещениях и наружных установках; независимо от напряжения – во взрывоопасных помещениях.

Сопротивление заземляющих устройств в сетях напр. до 1000 В должно быть не более ; или 10 Ом. В этих сетях должен осуществляться непрерывный контроль сопротивления изоляции фаз относительно земли.

В эл.установках напр. выше 1000 В с изол. нейтралью и малыми токами замыкания на землю нормируется напряжение на заземлителе: не более 250 В, если заземляющее устройство используется только в эл.установках нпр. Выше 1000 В, и не более 125 В, если заземляющее устройство является общим для установок до и выше 1000 В. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать:

Rз=250/Iз – в первом случае, но не более 10 Ом;

Rз=125/Iз – во втором случае, но не более 4 Ом.

В эл. установках (РУ и сети напряжением 110 кВ и более) с глухозаземленной нейтралью и большими (более 500 А) токами замыкания на землю сопр. заземляющего устройства не должно превышать 0,5 Ом. При токах замыкания в несколько тысяч Ампер такое сопротивление необходимо главным образом для надежного автоматического отключения места замыкания релейной защитой за доли секунды.

Пока не отключится поврежденный участок, на всем заземленном эл.юоборудовании будет опасное напряжение (до 10 кВ). Для уменьшения опасности принимают меры для снижения напряжений прикосновения и шага. На территории эл. установки эл. потенциал выравнивают заземляющей сеткой из продольных и поперечных проводников, уложенных на глубине 0,3; 0,5 и 0,7 м от поверхности земли. Предельные размеры ячеек сетки нормируются.

В случаях, когда удельное сопр. земли р>500 Ом*м, на сопротивления заземлений допускается вводить повышающий коэффициент, равный 0,002 р, где р – эквивалентное удельное сопротивление грунта.