Защитное заземление
Технические способы и средства защиты от поражения человека электрическим током
Классификация помещений по опасности поражения электрическим током
Состояние окружающей среды, а также окружающая обстановка могут усилить или ослабить опасность поражения электрическим током. Так, сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы разрушающе действуют на изоляцию электроустановок, резко снижая ее сопротивление и создавая угрозу появления напряжения на токоведущих частях элекрооборудования, к которому может прикоснуться человек.
Вместе с тем, в этих условиях, понижается сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.
По действующим правилам все помещения делятся по степени опасности поражения людей током на три класса:
1. без повышенной опасности,
2. с повышенной опасностью,
3. особо опасные.
К помещениям без повышенной опасности относятся сухие безпыльные помещения с нормальной температурой воздуха с изолирующими (деревянными) полами, в которых отсутствуют заземленные предметы или их очень мало. Примерами могут служить обычные жилые комнаты, конторы, некоторые лаборатории.
К помещениям с повышенной опасностью относятся:
1. сырые, в которых относительная влажность превышает 75 % ;
2. жаркие, в которых температура воздуха постоянно или периодически равна 350 С ;
3. пыльные, с токопроводящей пылью в таких количествах, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин;
4. с токопроводящими полами (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные);
5. в которых возможно одновременное прикосновение человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциями зданий, технологическим оборудованием с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования.
К особо опасным относятся помещения :
1. особо сырые (влажность воздуха 100 %);
2. с химически активной или органической средой, в которых постоянно или длительно содержатся агрессивные газы, пары, образуется их соль, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части оборудования;
3. имеются два или больше признаков, свойственных помещениям с повышенной опасностью.
Особо опасными является большая часть производственных помещений.
Литература : [2], C.89-114; [3], C.263-282; [6], C.158-182.
Для обеспечения электробезопасности применяют отдельно или в сочетании с другими следующие технические способы и средства защиты: защитное заземление, зануление, защитное отключение, выравнивание потенциалов, малое напряжение, изоляция токоведущих частей; электрическое разделение частей, оградительные устройства; блокировка, предупредительная сигнализация, знаки безопасности; предупредительные плакаты, электрозащитные средства.
Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании сети на корпус установки.
Задачей защитного заземления (ЗЗ) является устранение опасности поражения человека током в случае прикосновения к корпусу и другим токоведущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением.
Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжения прикосновения ( между корпусом и землей ).
Если корпус электроустановки не заземлен, и он оказался в контакте с фазным проводом сети, то прикосновение к такому корпусу равносильно прикосновению к фазе. В этом случае ток, проходящий через человека (при малом сопротивлении обуви, пола, изоляции проводов) может достигать опасных значений.
Если корпус установки не заземлен (рис. 2.13.1), то ток, проходящий через человека при Rобуви = Rпола = 0, можно определить из уравнения:
Uф
Iч = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ . (2.13.1)
Rч + (Rиз/3) (Rч+Rзу)/Rзу
Рис. 2.13.1. Принципиальная схема защитного заземления
В соответствии с правилами эксплуатации электроустановок (ПУЭ) сопротивление заземления не должно превышать Rзу £ 4 Ом. Поскольку Rч ³ 1000 Ом, то Rзу << Rч . Так как Rзу÷÷R ч, Iзу >> Iч и Iз = Iзу + Iч » Iзу, сила тока замыкания Iз в сети с изолированной нейтралью равна Iз »3Uф / Rиз, тогда из соотношения IзRзу = IчRч и выражение 2.13.1. можно упростить
3Uф Rзу
Iч = ¾¾¾ . (2.13.2)
Rиз Rч
Отсюда следует, что принцип действия защитного заземления заключается в уменьшении силы тока, протекающего через тело человека.
Так если Rиз=10 кОм, Rч=1 кОм, Uф=220 В, то при отсутствии заземляющего устройства Rзу= ¥ из (2.13.1) ток через человека равен:
3Uф
Iч = ¾¾¾¾ = 51 мА ,
3Rч + Rиз
что представляет большую опасность для человека, но если Rзу=4 Ом, то согласно (2.13.2)
3Uф Rзу 3 · 220 · 4
Iч = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 0,26 мА ,
Rиз Rч 10000 · 1000
что не вызывает у человека каких-либо ощущений.
Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя - металлических проводников, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземленные части электроустановок с заземлителем.
В зависимости от места размещения заземления относительно заземленного оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.
Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование.
Недостаток выносного заземления - отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, т.е. в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения.
Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки.
Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравниванием потенциала на заземляемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей. В результате этого напряжение прикосновения и шаговое напряжение не будут превышать заранее заданных допустимых значений.
Внутри помещений выравнивание потенциалов происходит через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и подобные им токопроводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.
Согласно ПЭУ сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:
1. 4 Ом - в установках с напряжением до 1000 В; если мощность источника тока (генератора, трансформатора) 100 кВ А и менее, то сопротивление заземляющего устройства допускается 10 Ом.
2. 250/Iзу, но не более (10 Ом - в установках с напряжением выше 1000 В и изолированной нейтралью; если заземляющее устройство одновременно используют для электроустановок с напряжением до 1000 В, то сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 125/Iзу, но не более 10 Ом (или 4 Ом, если это требуется для установок до 1000 В).
3. 0,5 Ом - в установках напряжением выше 1000 В и эффективно заземленной нейтралью.
Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которое из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных.