При однофазном включении в сеть с заземленной нейтралью человек попадает под Uфаз, которое в 1, 73 раза меньше Uлин и подвергается воздействию тока, величина которого определяется величиной Uфаз и сопротивления человека Rh. Дополнительное защитное действие оказывает изоляция пола, на котором стоит человек и обувь.
При нормальном режиме работы сети
где R0 – сопротивление заземления нейтрали, 0м
При аварийном режиме, когда одна из фаз сети замкнута на землю через относительно малое сопротивление (rзк), ток, проходящий через человека, касающегося здоровой фазы
Возможны два случая
1. Rзм=0, человек окажется под воздействием линейного U сети.
2. R0=0, то U, под которым окажется человек, будет равно Uф.
В практических условиях сопротивления Rзм и R0 всегда больше нуля, поэтому человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправному фазному проводу с заземленнойнейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного.
Iб – однофазное включение в сеть с изолированной нейтралью
Ток, проходящий через человека, при прикосновении к одной из фаз сети в период ее нормальной работы, определяется следующим выражением
Из выражения следует, что в сетях с изолированной нейтралью, обладающих незначительной емкостью между проводом и землей, опасность для человека, прикоснувшегося к одной фазе в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления проводов относительно земли; с увеличением сопротивления опасность уменьшается.
При аварийном режиме работы сети, когда возникло замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление (rзм-> 0) человек окажется под линейным напряжением.
IIа - двухфазное включение в сеть с глухозаземленнойнейтралью
Двухфазное включение, т.е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение – линейное, поэтому через человека пройдет ток
IIб - двухфазное включение в сети с изолированной нейтралью
Нетрудно представить, что двухфазное включение является одинаково опасным в сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралями.
При двухфазном включении опасность поражения не уменьшится и в том случае, если человек надежно изолирован от земли.
Выбор схемы сети, а следовательно, и режима нейтрали источника тока производится, исходя из технологических требований и из условий безопасности.
При U до 1000В широкое применение получили обе схемы трехфазной сети: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью.
По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети, поскольку она позволяет использовать два рабочих U - линейное и фазное.
По условиям безопасности выбор одной из двух схем производится с учетом выводов, полученных при рассмотрении этих сетей, а именно: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период – сеть с заземленной нейтралью. Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять в тех случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна.
Сеть с заземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среди и пр.) когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции, либо когда емкостные токи сети…………
Область применения защитного заземления – трехфазные трехпроводные сети U до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали.
Заземляющее устройство – совокупность заземлителей (металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей) и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Различают два типа заземляющих устройств:
· выносное, которое характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой заземлено оборудование или сосредоточен на некоторой части этой площадки;
· контурное, характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещаются по контуру площадки, на которой находится заземляемое оборудование.
Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные - находящиеся в земле металлические предметы другого назначения.
Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды.
В качестве естественных используют проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, металлических конструкций и арматуры железобетонных конструкций зданий и сооружений, имеющих соединение с землей.
Согласно требованиям ПУЭ сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать: 4 Ома – в установках U до 1000В, если мощность источника тока меньше 100кВ*А, то R3 допускается 10 Ом; 0,5 Ома – в установках U выше 1000В с большими токами замыкания на землю (больше 500А);250/I3, но не более 10 Ом – в установках U выше 1000В с малыми токами замыкания.
Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части электрооборудования. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных заземление является обязательным при U выше 36 В переменного и 110 В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности – при U 500В и выше.
Во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от величины напряжения.
Защитное зануление
Занулением называется присоединение к неоднократно заземленному нулевому проводу питающей сети корпусов и других металлических частей электрооборудования, которые нормально не находятся под U, но в следствии повреждения изоляции могут оказаться под напряжением.
Принцип действия зануления – превращение пробоя на корпус в однофазное короткое замыкание (между фазным и нулевым проводами) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети.
Область применения – трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000В с глухозаземленнойнейтралью.
Назначение нулевого провода – создание для тока короткого замыкания (Iк) цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточен для быстрого срабатывания защиты.
Назначение заземления нейтрали – снижение до безопасного значения U относительно земли нулевого провода при случайном замыкании фазы на землю.
Назначение повторного заземления нулевого провода – уменьшение опасности поражения людей током, возникающей при обрыве нулевого провода и замыкающий фазы на корпус за местом обрыва.
Согласно требованиям ПУЭ сопротивление повторного заземления нулевого провода не должно превышать 10 Ом; лишь в сетях, питаемых трансформаторами мощностью 100кВ*А и менее сопротивление каждого повторного заземления может достигать 30 Ом при условии, что в этой сети число повторных заземлителей не менее трех.
Защитное отключение
Защитным отключением называется устройство, быстро (не более 0,2 с) автоматически отключающее участок электрической сети при возникновении в нем опасности поражения человека током.
Защитные отключающие устройства должны обладать: достаточной чувствительностью, быстродействием, селективность(т.е.отключать только аварийную установку), самоконтролем исправности.
Основными частями устройства защитного отключателя являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель.
Прибор защитного отключения – совокупность отдельных элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети и дают сигнал на отключение автоматическому выключателю.
Автоматический выключатель – устройство, служащее для включения и отключения цепей, находящихся под нагрузкой, и при коротких замыканиях. Он должен отключать цепь автоматически при поступлении сигнала от прибора защитного отключения.
Для примера рассмотрим защитно – отключающее устройство, реагирующее на U корпуса относительно земли. Устройство является дополнительной мерой защиты к заземлению и занулению.
Принцип действия – быстрое отключение установки от сети если U ее корпуса относительно земли
окажется выше некоторого предельного допустимого значения UК доп, вследствие чего прикосновение к корпусу становится опасным. В качестве датчика служит реле максимального U, включенное между защищаемым корпусом и вспомогательным заземлителем Rв.
При пробое фазы на корпус вначале проявится защитные свойства заземления, благодаря которому U корпуса будет ограничено некоторым пределом Uк. Затем если UК окажется выше заранее установленного предельно допустимого UК доп, срабатывает защитно-отключающее устройство т. е. реле максимального напряжения (Н),замкнув контакты, подаст питание на отключающую катушку (КО) и вызовет тем самым отключение установки от сети.
На практике успешно применяются:Схемы на токе замыкания на землю;Схемы на U нулевой последовательности;Схемы на U фазы относительно земли;Схемы на токе нулевой последовательности;Схемы на постоянном оперативном токе;Схемы на переменном оперативном токе и т.д
7.2.4. Выравнивание потенциала – это метод снижения напряжения прикосновения (Uпр) и шага (Uш) между точками электрической сети, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.
7.2.5. Двойная изоляция – это применение кроме основной изоляции токоведущих частей еще одного слоя изоляции, предохраняющего человека от прикосновения к металлическим нетоковедущим частям электрического оборудования, могущим случайно оказаться под U.
Примером может служить электрическая дрель с корпусом выполненным из пластмассы.