Выбор и обоснование основных и дополнительных защит от поражения электрическим током.

Современная система электробезопасности должна обеспечивать защиту человека в следующих случаях [6,42]:

  • 1) при прямом прикосновении к токоведущим частям электрооборудования (7 на рис. 6.6);
  • 2) косвенном прикосновении (2 на рис. 6.6).
Прямое (1) и косвенное (2) прикосновения

Рис. 6.6. Прямое (1) и косвенное (2) прикосновения

Главное правило зашиты от поражения электрическим током: основные токоведущие части не должны быть доступными, а доступные проводящие части не должны быть опасными в нормальных условиях и при наличии неисправности.

Требования к защитным мерам в отношении обеспечения безопасности в значительной мере зависят от режима нейтрали сети и связанных с этим условий, возникающих при однофазных замыканиях.

Наиболее распространенными являются электрические сети и электрооборудование на напряжение 6 (10) и 0,4 кВ. В первом случае нейтраль изолирована от земли, во втором — рассматриваем глухое заземление нейтрали. Глухое заземление нейтрали устраняет опасные последствия перехода ВН на сторону НН, которые могут возникнуть из-за повреждения изоляции между обмотками силового трансформатора или вследствие падения провода ВН на провод НН. Кроме того, глухое заземление нейтрали предотвращает повышение напряжения проводов по отношению к земле сверх 220 В, что необходимо для осуществления питания от этих сетей осветительных устройств.

В сетях с изолированной нейтралью напряжением 6 (10) кВ обеспечение безопасности при однофазных замыканиях возлагается в основном на заземление. Устройство защитного заземления является основной защитной мерой и представляет собой преднамеренное соединение с землей металлических частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции сетей или электроприемников. Заземление осуществляется посредством металлических электродов (труб, стержней, уголков, полос), располагаемых в земле и имеющих назначение создать электрическое соединение с землей. Эти электроды называют заземлителями, их соединение с заземляемыми частями электроустановки осуществляется с помощью заземляющих защитных проводников. Совокупность зазем- лителей и заземляющих проводников представляет собой заземляющее устройство.

Важной защитной мерой служит выравнивание потенциалов в пределах электроустановки или ее отдельных частей. В ряде случаев без выравнивания потенциалов обеспечить безопасность персонала вообще невозможно. Выравнивание потенциалов применяется совместно с системами заземления, зануления и другими защитными мерами.

Заземлитель, предназначенный для выравнивания потенциалов, состоит из стальных вертикальных стержней, соединенных горизонтальными стальными полосами. Чем меньше расстояния между отдельными элементами заземлителя, тем лучше выравниваются потенциалы земли на занимаемой им площади при однофазных замыканиях и тем ниже напряжения шага Um и прикосновения U .

Опыт эксплуатации показывает, что для обеспечения безопасной и безаварийной работы электрооборудования, наряду с совершенным его исполнением и оснащением средствами зашиты, необходимо правильно организовать его эксплуатацию, чтобы исключить возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала. Электрооборудование и токоведушие части должны быть выбраны таким образом, чтобы при их нормальных режимах работы не могли возникнуть повреждения и опасность для обслуживающего персонала.

Часто встречающимися на практике вариантами возможного прикосновения человека к цепи переменного тока являются следующие:

• между двумя фазами сети — двухфазное прикосновение, которое относится к наиболее опасному для человека, так как в этом случае к человеку прикладывается линейное напряжение U, а ток /А оказывается не зависящим от схемы сети, режима ее нейтрали и других факторов, т.е.:

где: Rh — электрическое сопротивление человека;

• между фазой и землей — однофазное прикосновение, которое хотя и менее опасно, но возникает наиболее часто; при этом в трехфазной четырехпроводной сети с глухим заземлением нейтрали ток через тело человека равен:

Сопротивление изоляции проводов относительно земли принимается равным нулю.

В сетях с изолированной нейтралью приходится считаться с возникновением неотключаемых замыканий на землю. Сами по себе однофазные замыкания в этих сетях опасности поражения не вызывают (если соблюдать требования правил в отношении заземления).

Однако за время, которое может пройти до момента их устранения, увеличивается опасность поражения при прикосновении к токоведущим частям, а также не исключается возможность возникновения второго замыкания на землю в другой фазе той же сети, чему способствует увеличение напряжения неповрежденных фаз по отношению к земле в л раз. При двойных замыканиях на заземленных частях могут возникнуть опасные напряжения, являющиеся причиной тяжелых повреждений.

Для своевременного обнаружения однофазных замыканий и предотвращения перехода в двухфазное необходим эффективный контроль изоляции. В сетях с изолированной нейтралью применение зануления не допускается из-за возможности появления недопустимых потенциалов на корпусах электроприемников при эксплуатации.

В сетях напряжением до 1 кВ с глухо заземленной нейтралью в качестве основной защитной меры применяется зануление корпусов электрооборудования. Наличие заземленной нейтрали дает возможность обеспечить безопасность путем отключения аварийного участка. Это достигается путем соединения корпусов электроприемников с заземленной нейтралью трансформатора. Такое соединение (зануление) создает при всяком замыкании на заземленные части замкнутую металлическую цепь КЗ, отключаемую защитой. В этих сетях нельзя применять заземление электроприемников без соединения их корпусов с нейтралью.

Система зануления выполняет свои функции только при соблюдении следующих условий:

  • 1) необходимо иметь достаточно большое значение тока КЗ для надежного отключения аварийного участка;
  • 2) необходимо обеспечить безопасность в течение времени от момента замыкания до срабатывания защиты, а также при обрыве нулевого провода;
  • 3) нельзя допускать установку или замену сгоревших плавких вставок и термореле автоматических выключателей на токи, большие, чем требуется по условиям защиты и пусковым токам;
  • 4) защита автоматическими выключателями и предохранителями должна устанавливаться во всех трех фазах.

Статистика показывает, что подавляющее число случаев электротравматизма вызывается нарушениями требований правил техники безопасности, а не недостатками защитных мер. Во всех случаях основными должны быть мероприятия, предупреждающие опасность поражения электрическим током: применение надежного электрооборудования, контроль, поддержание на требуемом уровне изоляции, дисциплина персонала и знание ПТЭ, ПТБ, ПУЭ.

В качестве основной защиты от прямого прикосновения применяют:

  • • изоляцию токоведуших частей;
  • • ограждения, оболочки, барьеры;
  • • расположение токоведущих частей вне зоны досягаемости.

Дополнительной защитой являются устройства защитного отключения (УЗО).

Для зашиты от косвенного прикосновения применяют:

  • 1) УЗО;
  • 2) нулевые защитные проводники в комплексе с устройствами зашиты от сверхтока (предохранителями, автоматическими воздушными выключателями).

В ПУЭ седьмого издания [6] требования к выполнению групповых сетей сформулированы следующим образом. Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S (рис. 6.7 и 6.8). Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых и этажных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (с фазным — Z, нулевым рабочим — N, нулевым защитным — РЕ-проводниками).

Система TN-C-S переменного тока

Рис. 6.7. Система TN-C-S переменного тока:

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — открытые проводящие части (нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике в части системы)

Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий. Нулевой рабочий N и нулевой защитный РЕ проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.

Ранее во всем мире применялась система зануления, основанная на соединении нетоковедущих частей (корпусов) оборудования с землей и заземленной нейтралью источника. В настоящее время зануление действует в ограниченном количестве электроустановок, однако его рассматривают как составную часть комплекса мероприятий под названием «защита с помощью автоматического отключения источника питания».

Система TN-S переменного тока

Рис. 6.8. Система TN-S переменного тока:

  • 1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока;
  • 2 открытые проводящие части (нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены)

В системе TN-C-Sb водно-распределительном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный РЕ- и нулевой рабочий jV-проводники.

Нулевой защитный проводник РЕ соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, а нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.

Наиболее перспективной для России является система TN-C-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

В электроустановках с системами заземления TN-S и TN-C-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а УЗО, действующими более эффективно с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов. Для обеспечения условий электробезопасности в конкретной электроустановке важное значение имеет система уравнивания потенциалов [25]. Правила МЭК предусматривают подсоединение всех подлежащих заземлению проводников к общей шине. Это позволяет избежать протекания различных токов (непредсказуемых циркулирующих) в системе заземления, вызывающих возникновение разности потенциалов на отдельных элементах электроустановки (рис. 6.9 и 6.10).

Выравнивание потенциалов — это снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.

Пример выполнения системы выравнивания потенциалов

Рис. 6.9. Пример выполнения системы выравнивания потенциалов

Цель уравнивания потенциалов — обеспечить равные потенциалы во всех взаимосвязанных металлических элементах здания, т.е. создать эквипотенциальную поверхность. Тогда даже при заносе высокого потенциала внутрь здания он одновременно повышается на всех металлических конструкциях, благодаря чему не возникает опасной разности потенциалов, исключается возможность протекания опасных токов и искрения.

Правила устройства электроустановок седьмого издания [6J предписывают устройство основной и дополнительной системы уравнивания потенциалов.

Пример выполнения уравнивания потенциалов в электроустановке здания с системой TN-C-S

Рис. 6.10. Пример выполнения уравнивания потенциалов в электроустановке здания с системой TN-C-S:

1 — водонагреватель; 2— естественный заземлитель (арматура фундамента здания); 3 — главная заземляющая шина; 4 — металлические трубы водопровода, канализации, газа; 5— заземлитель молниезащиты

На вводе в здание должна быть выполнена система уравнивания потенциалов путем объединения следующих проводящих частей:

  • • основного (магистрального) защитного проводника;
  • • основного (магистрального) заземляющего проводника;
  • • стальных труб коммуникаций зданий и между зданиями;
  • • металлических частей строительных конструкций, молниезащи- ты, системы центрального отопления, вентиляции и кондиционирования.

По ходу передачи электроэнергии рекомендуется выполнять дополнительные системы уравнивания потенциалов.

К дополнительной системе уравнивания потенциалов должны быть подключены все доступные прикосновению открытые проводящие части стационарных электроустановок, сторонние проводящие части и нулевые защитные проводники всего электрооборудования (в том числе штепсельных розеток).

Следует отметить, что в связи с повышением оснащенности современных зданий различными электроприборами, развитием электроустановок имеет место ускоренная коррозия трубопроводов систем водоснабжения и отопления. Основная причина этого явления протекание по ним блуждающих токов. Применение УЗО в комплексе с правильно выполненной системой уравнивания потенциалов позволяет ограничить и даже исключить протекание по проводящим элементам конструкции здания, в том числе и по трубопроводам токов утечки и блуждающих токов [2, 3J.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >