Защитные меры при прикосновении к нетоковедущим частям

Защитным заземлением называют металлическое соединение с землей нетоковедущих металлических частей электрической установки (корпуса электрических ма.шин, трансформаторов, реостатов, светильников, аппаратов, каркасы щитов, металлические оболочки кабелей, фермы, колонны и др.). Защитное заземление применяют в сетях с изолированной нейтральной точкой.

Следует различать рабочее заземление и защитное заземление. Рабочее заземление — соединение нейтрали с землей, определяющее режим заземленной нейтрали. Защитное заземление — соединение корпусов и других деталей с заземлителем. Заземлителями могут служить труба, уголковая сталь, швеллер, полосовая сталь, лист железа, помещенные во влажную землю (а также арматура железобетонных конструкций, стальные опоры ЛЭП и др.).

Переходное сопротивление устройства заземления должно быть не более 2 Ом в подземных условиях угольных шахт, в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. В других случаях не более 4 Ом, на опорах ЛЭП не более 10 Ом.

Принцип действия защитного заземления — снижение напряжения прикосновения корпуса до безопасной величины за счет малого сопротивления заземлителя.

Напряжением прикосновения называется напряжение на какой-либо токопроводящей части электроустановки в момент прикосновения к ней человека. Напряжение прикосновения обусловливает величину тока через тело человека. В аварийных ситуациях это напряжение может быть опасным

Для снижения напряжения прикосновения необходимо обеспечить эффективное заземление или зануление электроустановки.

При малом сопротивлении заземления (Rз = 2 Ом) напряжение на корпусе электроаппарата в случае пробоя изоляции будет невелико, большая часть тока замыкания Iкз пойдет через заземлитель, а не через тело человека (Rч = 1000 Ом), включенного параллельно сопротивлению заземления.

Содержание

Цель защитного заземления заключается в создании электрического соединения с землей нетоковедущих металлических элементов, находящихся под угрозой возникновения напряжения. Причиной нежелательного возникновения напряжения могут быть разряды молнии, замыкание на корпус, вынос потенциала, индукция, появляющаяся под влиянием расположенных рядом токоведущих устройств или их частей и ряд иных ситуаций. Соединение может производиться с грунтом или его эквивалентом, таким как морская или речная вода, залегающий в карьере каменный уголь, другие природные или искусственно созданные объекты с аналогичными свойствами.

Основные схемы выполнения функционального заземления

Вариант «А» существует и даже исполняется, но является самым опасным из представленных с точки зрения электробезопасности и безопасности объекта в целом. Подробные объяснения приведены ниже.

Вариант «В» является формальным подходом, выполнение системы с его использованием полностью законно. Это качественное защитное заземление с радиальной схемой разводки, которое используется для вновь строящихся объектов.

Вариант «С» – удобная схема для реконструируемых объектов. С точки зрения воздействия помех на ответственное оборудование данный вариант значительно лучше, чем «В».

Недостатки варианта «А»:

1. Разрушается целостность основной системы уравнивания потенциалов, что приводит к появлению разности потенциалов на независимых системах заземления в процессе эксплуатации.

Причины появления разности потенциалов могут быть такими:

КЗ на корпус в сети ТN-S до срабатывания системы защиты (

110B).

2. Крайне низкие токи короткого замыкания фаза-корпус относительно сетей типа TN-S со всеми вытекающими последствиями (см. рис. 3).

Рис. 3. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функционального заземления в сети типа TN

FE не имеет точки соединения с ГЗШ и с нейтралью, и токи короткого замыкания составят только десятки ампер. Ситуация ухудшается отсутствие в цепи устройства защитного отключения. Максимальный ток короткого замыкания составит 36,6 А:

Время отключения составит 30-120 сек, и все это время на корпусе будет присутствовать практически фазное напряжение по корпусным элементам, и протекать ток большой величины, что может привести к возгоранию. При наличии автоматов с номинальным рабочим током более 32 А цепь вообще не отключится.

Повторим: вариант «А» использовать для сетей типа TN-S крайне опасно.

Ф – сетевой фильтр, ФЗ – фильтр заземления.

Вариант «D» демонстрирует соединение FE и ГЗШ с использованием разрядника уравнивания потенциалов. Вариант имеет проблему: он сработает только в случае заноса потенциала при грозовых разрядах, когда разница в напряжении достаточна для срабатывания разрядника (600-900В). В остальных случаях целостность системы основного уравнивания потенциалов электроустановки остается нарушенной и электробезопасности при первичном пробое не обеспечивается.

Вариант «Е» разработан с учетом установки в разрыв проводника уравнивания потенциалов дроссельного фильтра заземления (например, «Квазар Ф-ХХХРЕ», изготовитель ГК «Полигон»).

Варианты «F», «G», «H» показывают построение FE с постепенным улучшением уровня защиты ответственного электрооборудования от помех без проблем с электробезопасностью.

Требования к заземлению электродвигателя

Согласно требованиям и правилам установленный электродвигатель перед пуском должен быть заземлен. Исключением являются те случаи, в которых корпус электродвигателей установлен на металлическую опору, соединенную с землей через металлоконструкцию здания или через проводник заземлителя. В остальных случаях корпус электродвигателя должен быть соединен проводом с контуром заземления здания, выполненного из полосы металла при помощи сварки.

Это является рабочим заземлением. В противном случае при нарушении изоляции между обмоткой двигателя или токопроводом и корпусом электродвигателя защитное устройство не сработает и не отключит питание. А двигатель продолжит работу.
Каждая электрическая машина должна иметь индивидуальное соединение с заземлителем. Последовательное соединение электродвигателей с контуром заземления запрещено, т.к. при нарушении одного из соединений с заземлителем, вся цепь будет изолирована от земли. Для установки защитного заземления, необходимо наличие дополнительного заземляющего проводника в силовом кабеле, один конец которого подключают к клеммной коробке электродвигателя, а другой к корпусу электрошкафа управления двигателем. Электрошкаф предварительно должен быть соединен с землей. В случае пробоя между токопроводом и этим заземляющим проводником образуется ток короткого замыкания, который разомкнет защитное или коммутирующее устройство (тепловое или токовое реле, защитный автомат).
Сечение заземляющего проводника, удовлетворяющее требованиям Правил Устройства Электроустановок приведено в таблице 1:

Сечение фазных проводников рассчитывается по токовой нагрузке потребителя.

Защитное заземление

Смысл защитного заземление в сети с глухозаземленной нетралью(система TN).

Поражения и травмы от электрического тока могут произойти под воздействием как высоких, так и низких напряжений. Большинство несчастных случаев происходит при напряжениях 380 и 220 в (вольт), как наиболее распространенных и с которыми часто имеют дело люди, не имеющие специальной подготовки.
Сопротивление человеческого тепа не является величиной определенной и может иметь широкие пределы колебаний от примерно 1 000 (и ниже) до нескольких десяткой тысяч ом. Оно зависит от многих условии, в частности от состояния и сопротивления кожи в месте прикосновения (сухая, влажная, наличие повреждений верхнего рогового слоя), размера поверхности прикосновения и характера его (плотный охват или случайное кратковременное прикосновение), величины приложенного напряжения и других факторов. Эти причины определяют величину тока через тело человека.
Одни из причин поражения электрическим током — повреждение изоляции электроприеммиков. При таком повреждении прикосновение к металлическому корпусу электро-приемника равносильно прикосновению к голым токоведущим частям. Чтобы защитить людей от поражения электрическим током при повреждениих изоляции, корпусы электрических приемников заземляются.

В чем состоит смысл такого заземления, которое называется защитным, и как его нужно устраивать, чтобы обеспечить необходимую безопасность?

Как было указано ранее, в четырехпроводных сетях 380/220 и 220/127 в в соответствии с требованиями «Правил» применяется заземление нейтралей (нулевых точек) трансформаторов или генераторов. Заземление в таких сетях имеет ряд особенностей.
По указанной причине в установках с заземленной нейтралью напряжением 380 и 220 в применяется система заземления, когда все металлические корпуса и конструкции связываются электрически с заземленной нейтралью трансформатора через нулевой провод сети или специальный зануляющий проводник(см. рис). Благодаря этому всякое замыкание на корпус превращается в короткое замыкание, и на аварийном участке питание отключается предохранителем или автоматом. Такая система защитного заземления называется занулением.

Таким образом, обеспечение безопасности при защитном заземлении достигается путем отключения участка сети, в котором произошло замыкание на корпус.

Так же как не всякое заземление обеспечивает безопасность, не всякое зануление пригодно для обеспечения безопасности; зануление должно быть выполнено так, чтобы ток короткого замыкания в аварийном участке достигал значения, достаточного для расплавления плавкой вставки ближайшего предохранителя или отключения автомата. Для этого сопротивление цели короткого замыкания должно быть достаточно малым. Если отключения не произойдет, то ток замыкания будет длительно протекать по цепи и по отношению к земле возникнет напряжение не только на поврежденном корпусе, но и на всех зануленных корпусах (так как они электрически связаны). Это напряжение равно по величине произведению тока замыкания на сопротивление нулевого провода сети и может оказаться значительным по величине и, следовательно, опасным особенно в местах где отсутствует выравнивание потенциалов. Чтобы предупредить подобную опасность, необходимо точно выполнять требования ПУЭ к устройству защитных заземлений.

Общий вид питающей четырехпроводной электросети с глухозаземленной нейтралью.

Заземляющие устройства электосети должены иметь сопротивление, по возможности малое и во всяком случае не выше максимально допустимой величины указанной в правилах.

Для обеспечения безопасности заземляющее устройство, ДЛЯ ВСЕХ СИСТЕМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, должно быть выполнено и подключено в соответствие с ПУЭ(Глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности»).

Установку контура защитного заземления должен производить квалифицированный персонал с замером сопротивления, вне зазвисимости от назначения объекта.
На сегодня, монтаж заземлителей значительно облегчают заводские комлекты заземления(например для газового котла).

Возникновение тока утечки

Зачем в доме защитное заземление? Представим, что некая цепь электропитания в доме защищена при помощи устройства защитного отключения (УЗО). В результате повреждения изоляции фазового проводника внутри одного из бытовых электроприборов, подключенных к этой цепи, деталь его корпуса оказалась под напряжением 220 В. Но для срабатывания УЗО этого недостаточно: нужно, чтобы появился ток утечки (известный также как разностный или дифференциальный.

Однако ток утечки возникнет лишь в том случае, если прибор будет физически соединен с какой-либо точкой, обладающей иным потенциалом. Собственно, в этом и состоит суть работы системы защитного заземления, которую называют также системой уравнивания потенциалов: корпус электроприбора при помощи специального провода соединяется с землей – средой, обладающей крайне высоким электрическим сопротивлением. Ее потенциал равен нулю или близок к этому значению.

Таким образом, если внешние заземленные части неисправного устройства окажутся под воздействием напряжения, в заземляющем проводе возникнет электрический ток. Он приведет к нарушению баланса силы тока в подающем (фазовом) и обратном (нулевом) проводниках, что вызовет мгновенное срабатывание УЗО.

• 1 из 1

На фото:

Огнетушитель рядом с элетрощитком может уберечь от многих неприятностей.

Если система УЗО отсутствует? Следует понимать, что заземление или зануление не отменяют необходимость установки УЗО. В случае его отсутствия может произойти следующее: корпус неисправного прибора будет оставаться под напряжением, пока к нему кто-нибудь не прикоснется. Этот человек и выступит в роли заземляющего проводника, а ток утечки пройдет на землю через его тело.

Эта неприятная ситуация может стать опасной, если УЗО по каким-либо причинам сработает с задержкой, пусть даже в несколько секунд. Изначально довольно высокое электрическое сопротивление организма человека значительно – до десятков раз – снижается при болезнях, нарушении кожного покрова, алкогольном опьянении, в условиях повышенной влажности и т.д. И в таком случае ток, протекающий через тело даже на протяжении нескольких секунд, может причинить серьезный ущерб здоровью.

Правила установки переносного вида

Переносное заземление устанавливается при временных работах по обслуживанию или ремонту электрооборудования. Монтаж защитного заземления разрешается осуществлять только после проверки на отсутствие напряжения в цепи.

Защитное заземление, предназначенное для защиты работающего на линии персонала от поражения током в случае ошибочного включения напряжения, в обязательном порядке устанавливается на все отключенные фазы, со всех сторон, с которых может быть подано напряжение.

Монтаж переносного заземления в электроустановках с напряжением более 1000 Вольт разрешается производить персоналу имеющему группу электробезопасности не ниже четвертой, а в установках до 1000 Вольт – не ниже третей.

Запрещается использовать в качестве заземляющих элементов детали, которые не предназначены для этого, также запрещается соединять элементы заземления методом скрутки.