Системы защиты от поражения электрическим током
Для защиты от поражения электрическим током применяют ряд организационных и технических решений [1], в числе которых:
– электрическое разделение сетей;
– электрическая изоляция, контроль и профилактика ее повреждения;
– защита от случайного прикосновения к токоведущим частям;
– применение малых напряжений при работе с ручным инструментом;
– устройство защитного заземления, зануления, защитного отключения;
– применение средств индивидуальной защиты.
Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам [7].
Замыканием на корпус или, точнее, электрическим замыканием на корпус, называется случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Оно может быть результатом повреждения изоляции, падения провода, находящегося под напряжением, на нетоковедущие металлические части и т.д.
Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения человека электрическим током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие указанных выше причин.
Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя – проводников (электродов), соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем (рис. 4.1).
|
|
В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.
Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.
Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные стержни, уголки, трубы.
Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют полосовую сталь.
В качестве естественных заземлителей могут использоваться проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей, и другие конструкции.
Расчет защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления – число, размеры и порядок размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на корпус не превышают допустимых значений.
|
| Рис.4.1. Схема заземляющего устройства |
Для расчета заземления необходимы:
– характеристика электроустановки (тип установки, рабочее напряжение, способы заземления нейтрали трансформатора и генератора);
– план электроустановки с указанием основных размеров и размещения оборудования;
|
|
– форма и размеры электродов проектируемого группового заземления, глубина их погружения в землю;
– данные измерений удельного сопротивления грунта на участке, где должен быть сооружен заземлитель, климатических условий, при которых производились эти измерения и характеристика климатической зоны (табл. 5.1 – 5.3).
Сечение соединительной полосы рекомендуется принять для всех случаев 40×4 мм. Расстояние между вертикальными электродами принимается равным одной, двум или трем длинам вертикального электрода.
Примерное задание на проектирование:
Рассчитать систему заземления, выполненную с использованием вертикальных труб.
Методика расчета защитного заземления [7, 11, 17]
1. Определяют тип заземляющего устройства и наибольшее допустимое значение его сопротивления Rд, установленное «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ)/
– для установок до 1000 В:
10 Ом – при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВ∙А;
4 Ом – во всех остальных случаях
– для установок выше 1000 В: 0,5 Ом
2. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта:
, (4.1)
где 
– удельное сопротивление грунта, Ом·м (табл. 4.1),
– коэффициент сезонности, учитывающий возможность изменения сопротивления грунта в течение года, для вертикального электрода (табл. 4.2, 4.3).
3. Определяют сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода в зависимости от конфигурации (табл. 4.4).
Для трубчатого или стержневого электрода:
, (4.2)
где 
– расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м;
и d – длина и диаметр вертикального электрода, м, (для уголка с шириной полки bd=0,95b);
t – расстояние от середины электрода до поверхности земли, м;
, (4.3)
где t0 – расстояние от вертикального электрода до поверхности земли, м.
Таблица 41