ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
Небезпечність ураження людини електричним струмом залежить від багатьох умов.
Найбільш імовірним випадком ураження є контакт людини неізольованої від землі з неструмоведучими металевими частинами (корпусами електричних машин, трансформаторами, магнітними пускачами і т.д.) електроустановок, що виявились під напругою внаслідок порушення ізоляції.
В нормальних умовах неструмоведучі частини електрообладнання ізольовані від струмоведучих частин і торкатися до них безпечно.
В аварійних випадках (замикання фазного проводу на нульовий провід, пробій ізоляції і замикання фази на корпус електроустановки і т.п.) металеві частини електроустановок виявляються під напругою і дотик людини є небезпечним для життя.
Пояснимо це на прикладі електричної мережі до 1000 В з ізольованою нейтраллю (Мал.1).
Рис. 1. Схема дотику людини до незаземленого електрообладнання в мережі з ізольованою нейтраллю при наявності замикання на корпус.
Якщо металевий незаземлений корпус електроприймача внаслідок порушення ізоляції виявився з'єднаним з струмоведучою частиною електроустановки, то напруга такого корпусу відносно землі становиться рівною фазній, а дотик людини до нього прирівнюється до дотику до неізольованої струмоведучої частини. При цьому сила струму, що протікає через тіло людини, визначається по формулі (1).
Іh= Uф (1)
Rh+Rоб+Rn+Rіз/3 Де: Uф - фазна напруга мережі, В;
Rh - опір тіла людини, Ом;
Rn - опір взуття людини, підлоги, на якій стоїть людина, Ом;
Rіз - опір ізоляції однієї фази відносно землі.
При несприятливих умовах сила струму може досягати небезпечних для людини величин. Наприклад, при Uф = 220 В, Rh = 1000 Ом, і при зниженні опору ізоляції до Rіз = 3000 Ом, сила струму, що проходить через людину, сягає позначки 0,11 А, що є смертельно небезпечною.
Для того, щоб зменшити небезпеку ураження людей при псуванні ізоляції струмоведучих частин, застосовують цілий ряд заходів, серед яких найбільше поширення отримало заземлення металевих частин електроустановок, що звичайно не знаходяться під напругою.
Ідея захисного заземлення полягає в побудові паралельно тілу людини з'єднання корпусів обладнання з землею з опором, значно меншим опору тіла людини з тим, щоб при дотику до частини обладнання, що виявились під напругою, струм через тіло людини не досяг небезпечних величин.
При наявності заземлення (мал.2) сила струму, що протіка через тіло людини визначається таким чином.
З паралельного з'єднання опорів заземлення і тіла людини (КЬ) витікає формула 2.
Іh = Ізаг.*R заг. (2),
Rh
де: І заг. - загальна сила струму через обидва опори; R заг. - загальний опір.
Формула 3.
І заг. = Uф (3)
Rзаг. + Rіз./З
Формула 4. К = Rh*Rз
Rh+Rз (4)
Підставивши значення І заг. та Rзаг. в рівняння (2), виконавши перетворення, а також ураховуючи, що Rз << Rіз та Rз << Rh, зазначений вираз спрощується до виду:
Ih = З*Uф * R із (5)
Rh*R із
Рис.2.
Вважаючи, Rз = 4 Ом, сила струму, що проходить через тіло людини, в цьому прикладі становить
ІЬ= 3*220 * 4 = 00088 А= 0,88 мА. 1000*3000
Ця сила струму не є небезпечною для людини.
З наведеного прикладу наочно видно фізичну суть захисного заземлення. З рівняння (5) витікає, що чим менша величина заземляючого пристрою Кз, тим менша небезпека дотику до металевих частин електроустановок людей і сільськогосподарських тварин.
Заземляючий пристрій складається (рис.З) з заземлювача та заземляючих провідників.
Заземлювач-головний конструктивний та розрахунковий елемент заземляючих пристроїв. Розрізнюють заземлювачі природні та штучні.
Природні заземлювачі - це металеві предмети, що знаходяться в землі (труби,опалення, металеві та залізобетонні конструкції будов та споруд).
|
Рис.З. Схема заземлення в мережах 380/220 В.
1- корпус електродвигуна;
2- заземляючий провід;
З - з'єднувальна полоса; 4 - заземлювачі.
В разі штучних заземлювачів використовують сталеві труби та кутову сталь довжиною 2-3 метра, і товщиною стінок не менше 3,5 мм. Вертикальні заземлювачі з'єднують в контур сталевою полосою у розрізі не менше 4*12 мм, або круглого розрізу діаметром не менше 6 мм за допомогою зварювання. Для з'єднання заземлювача використовують сталеву проволоку діаметром 6 мм, яка до заземлювача приєднується зварюванням.
Заземляючі провідники приєднуються до корпусів електроустановок за допомогою болтових з'єднань, дозволяючих від'єднати захисне заземлення від електроустановки з метою періодичної перевірки його електричного опору.
Природні заземлювачі повинні приєднуватись до магістралей заземлення електроустановок не менше ніж двома провідниками в різних місцях.
Згідно правил використання електроустановок заземлювачі металевих корпусів електрообладнання необхідно виконувати в таких випадках:
1. При напрузі 380 В і вище змінного струму та 440 В і вище постійного струму на всіх електроустановках;
2. При номінальних напругах вище 42 В, але нижче 380 В зміного струму і вище 110В, але нижче 440 В постійного струму - тільки в помешканнях з підвищеною небезпекою, особливо небезпечних та в зовнішніх установках.
Заземлення або занулення електроустановок не потрібне при номінальних напругах до 42 В змінного струму і до ПО В постійного струму у всіх випадках, крім електроустановок, розташованих у вибухо-небезпечних помешканнях.
Кожний заземляючий пристрій, що знаходиться в експлуатації повинен мати паспорт, що містить: схему заземлення, його основні технічні дані про результати його перевірки, про характер виконанних ремонтів і змін, внесених в пристрій заземлювача.
Правила побудови електроустановки нормують величину опору заземляючого пристрою у відповідності з напругою електроустановки (додаток 1).
Заземляючі пристрої повинні забезпечувати безпечність в будь-яку пору року (при найбільшому просиханні та промерзанні грунту).
Згідно з правилами технічної експлуатації електроустановок споживачів (ЕЕС) (Е11-13-22), для визначення технічного стану заземляючого пристрою слід періодично проводити:
♦ Зовнішній огляд заземляючого пристрою не рідше 1 разу в 6 місяців, в вологих, або в особливо вологих приміщеннях - не рідше 1 разу в 3 місяці;
♦ перевірку цілісності ланцюга між корпусом електроустановки і заземлювачем не рідше 1 разу на рік, а також при кожній перестановці обладнання і після ремонтів. Опір не повинен перевищувати 0,05 Ом;
♦ перевірку опору заземляючого пристрою не рідше 1 разу на рік в період найменшої провідності грунтів: влітку - при найбільшій спеці чи взимку – при найбільшому промерзанні їх;
♦ перевірку надійності з'єднань природних заземлювачів після кожного ремонту заземлювачів;
♦ вимірювання питомого опору грунту здійснюється при необхідності перевірки відповідності опору заземляючого пристрою нормам.
Опір заземляючого пристрою Кз залежить від типу застосовуваних електродів (труба, кутова сталь, полоса, крула сталева проволока), глибини занурення електродів у землю, кількості та взаємного розташування електродів та, накінець, питомого електричного опору грунту р, вимірюваного в омах на метр (Ом*м). Значення питомих електричних опорів грунту (Ом*м) при вологості 10-20 % до ваги грунту приведені в таблиці 2.
Табл.2. Значення питомого опіру грунту при вологості 10-20 % до ваги грунту