Методы защиты от поражения электрическим током

1. Цель работы:

-изучить назначение, принцип действия и защитные свойства защитного заземления, зануления и методы измерения их параметров.

-изучить назначение защитного отключения, изоляции и электрического разделения цепей, обеспечивающих безопасные условия работы с электрооборудованием.

 

Общие сведения

Существуют следующие способы защиты, применяемые отдельно или в сочетании друг с другом: защитное заземление, зануление, защитное отключение, электрическое разделение сетей разного напряжения, применение малого напряжения, изоляция токоведущих частей, выравнивание потенциалов.

В электроустановках (ЭУ) напряжением до 1000В с изолированной нейтралью и в электроустановках постоянного тока с изолированной средней точкой применяют защитное заземление в сочетании с контролем изоляции или защитное отключение.

В этих электроустановках сеть напряжением до 1000В, связанную с сетью напряжением выше 1000В через трансформатор, защищают от появления в этой сети высокого напряжения при повреждении изоляции между обмотками низшего и высшего напряжения пробивным предохранителем, который может быть установлен в каждой фазе на стороне низшего напряжения трансформатора.

В электроустановках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью или заземленной средней точкой в ЭУ постоянного тока применяется зануление или защитное отключение. В этих ЭУ заземление корпусов электроприемников без их заземления запрещается.

Защитное отключение применяется в качестве основного или дополнительного способа защиты в случае, если не может быть обеспечена безопасность применением защитного заземления или зануления или их применение вызывает трудности.

При невозможности применения защитного заземления, зануления или защитного отключения допускается обслуживание ЭУ с изолирующих площадок.

Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей нетоковедущих частей электрооборудования.. Это достигается путем снижения до безопасных пределов напряжения прикосновения за счет малого сопротивления заземлителя. Областью применения защитного заземления являются сети переменного и постоянного тока с изолированной и заземленной нейтралями. Защитное заземление применятся в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. (см. рис. 6.1) Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя и металлических проводников, соединяющих заземляемые элементы оборудования с заземлителем.

Не требуют защитного заземления электроустановки переменного тока напряжением до 42В и постоянного тока до 110В.

 

 

Рис. 6.1. Принципиальные схемы защитного заземления: а — в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше; б — в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В; 1 — заземленное оборудование; 2 — заземлитель защитного заземления; 3 — заземлитель рабочего заземления; R₃, R_o, Дф — сопротивления соответственно защитного, рабочего заземлений, изоляции фаз; 1₃ — ток замыкания на землю.

 

Величина сопротивления заземляющего устройства нормируется «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Эта величина для электроустановок до 1000 В с изолированной нейтралью должна быть не более 4 Ом, а если мощность питающих сеть генераторов или трансформаторов, или их суммарная мощность не более 100 кВт, то сопротивление должно быть не более 10 Ом.

Для заземления могут быть использованы как естественные так и искусственные заземлители. В качестве естественных могут использоваться: детали уже существующих сооружений, такие как металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей; металлические трубопроводы, проложенные в земле, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле; обсадные трубы скважин и т. д.

В качестве электродов искусственных заземлителей применяются: неоцинкованные и оцинкованы трубы и стержни, прямоугольные и угловые электроды, толщина и поперечное сечение которых рассчитывается с учетом особенностей грунта, суммарной мощности электроустановок, глубины заложения электродов и др. параметров.

В качестве заземляющих и нулевых проводников, соединяющих корпуса оборудования с заземлителями, могут применяться:

- специальные проводники; металлические конструкции оборудования и зданий; стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей; металлические открыто расположенные трубопроводы всех назначений, за исключением трубопроводов для горючих жидкостей и газов,канализации и центрального отопления.

Запрещается использовать в качестве заземляющих и нулевых проводников алюминиевые провода для прокладки в земле, металлические оболочки трубчатых проводов, несущие тросы тросовой проводки, металлорукава, броню и свинцовые оболочки проводов и кабелей.

Проводники присоединяют к корпусам оборудования сваркой или болтовым соединением с обеспечением доступности для контроля или переделки при ухудшении контакта. Последовательное включение в цепь заземления или зануления отдельных корпусов оборудования запрещается.

Монтаж заземляющих устройств осуществляется монтажной организацией, а контроль за работами производится заказчиком.

Монтажные организации сдают заказчику всю документацию на заземляющие устройства. На каждое устройство заводится паспорт, в котором отмечаются все изменения, результаты осмотров и измерений. При проверке состояния заземления периодически проводятся осмотр видимой части, проверка цепи между заземлителем и заземляемыми элементами, измерение сопротивления заземляющего устройства, выборочное вскрытие грунта для осмотра элементов, находящихся в земле. Измерение сопротивления заземляющего устройства производят с помощью специальных приборов.Рис. 5. Схема зануления при наличии короткого замыкания фазы А на корпус и замыкания фазы С на землю: N- нулевой проводник, 1ф.₃ - ток замыкания на землю,

1_К - ток короткого замыкания,

R_3M -сопротивление заземления нулевого провода, R_3U пов

- тоже повторное, R_3aM - сопротивление замыкания фазы на землю.

 

Защитное зануление.

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

Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 Вис глухозаземленнои нейтралью.

Принцип действия зануления (рис. 6.2) заключается в том, что при замыкании фазы на корпус 1 между фазой и нулевым рабочим проводом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспечивающий автоматическое отключение поврежденной фазы от работающей установки. Нулевой защитный проводник предназначен для увеличения тока короткого замыкания Ik с целью воздействия этого тока на защиту. Увеличение 1к происходит за счет уменьшения сопротивления току при наличии нулевого провода по сравнению с тем, если бы ток шел через землю.

Повторное заземление нулевого провода предназначено для снижения напряжения на корпусах оборудования при замыкании фазы на корпус как при исправном, так и при оборванном нулевом проводе. Зануление выполняется в тех же случаях, что и защитное заземление. (рис.6.2.)

 

 

 

 

Рис. 6.2. Принципиальная схема зануления: 1 — корпус; 2 — аппараты для защиты от токов короткого замыкания (плавкие предохранители, тматические выключатели и т.п.); нулевой защитный проводник; 4 — повторное заземление; R_о — сопротивление заземления нейтрали источника тока; Rп — сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; Iк — ток короткого замыкания

 

 

В качестве нулевых защитных проводников используются нулевые рабочие проводники, за исключением проводников с передвижным электроприемникам. В цепи нулевых защитных проводников не должно быть аппаратов, разъединяющих эти проводники, в том числе предохранителей.

Проверка зануления на соответствие требованиям ПУЭ производится во время монтажа, при сдаче после монтажа и при эксплуатации.

Проверяют следующие параметры: сопротивление заземлений нейтрали и повторных;

- отношение тока однофазного КЗ на корпус и номинального тока плавкой вставки предохранителя или тока вставки автомата на контролируемом участке сети, причем это отношение должно быть не менее 3, а для автоматов только с электромагнитными расцепителями на номинальный ток до 100А кратность должна быть не менее 1,4 и для автоматов на ток более 100А—1,25.

-

- 6.3 Защитное отключение

-

- Устройство защитного отключения (УЗО) состоит из чувствительного элемента, реагирующего на изменение контролируемой величины, и исполнительного органа, отключающего соответствующий участок сети.

Чувствительный элемент может реагировать на потенциал корпуса, ток замыкания на землю, напряжение и ток нулевой последовательности, оперативный ток. В качестве выключателей могут применяться контакторы, магнитные пускатели, автоматические выключатели с независимым расцепителем, специальные выключатели для УЗО.

Назначение УЗО — защита от поражения электрическим током путем отключения ЭУ при появлении опасности замыкания на корпус оборудования или непосредственно при касании токоведущих частей человеком.

УЗО применяется в ЭУ напряжением до 1000 В с изолированной или глухозаземленной нейтралью в качестве основного или дополнительного технического способа защиты, если безопасность не может быть обеспечена путем применения заземления или зануления или если заземление или зануление не могут быть выполнены по некоторым причинам.

УЗО обязательно для контроля изоляции и отключения ЭУ при снижении сопротивления изоляции в ЭУ специального назначения, например, в подземных горных выработках (реле утечки).

Примером УЗО является защитно-отключающее устройство типа ЗОУП—25, предназначенное для отключения и включения силовых трехфазных цепей при напряжении 380В и токе 25А в системах с глухозаземленной нейтралью, а также для защиты людей при касании токоведущих частей или корпусов оборудования, оказавшихся под напряжением.