15. Рассмотрите напряжение шага. Выравнивание потенциалов.

Напряжение шага - напряжение между двумя точками на поверхности локальной земли, расположенными на расстоянии 1м одна от другой, что соответствует длине большого шага человека.

Согласно закону Ома величина напряжения шага равна

. (11)

Рассмотрим напряжение шага при растекании тока через одиночный полусферический заземлитель (см. рис.6).

Рисунок 6 - Распределение потенциалов на поверхности грунта и напряжение шага

Из рис. 6 видно, что напряжение шага увеличивается при приближении к заземлителю. С учетом выражения (5) напряжение шага будет равно:

, (12)

где - коэффициент напряжения шага для одиночного полусферического заземлителя. Его значение находится в пределах (0…1).

На практике используют различные типы заземлителей: одиночный протяженный (горизонтальный); ряд вертикальных стержней, соединенных горизонтальной полосой; контур из полос с внутренними параллельными полосами; групповой контурный из полос и стержней и др. Функция для каждого известного типа заземлителя является справочной и принимает значения (0…1).

При проектировании и эксплуатации заземлителей необходимо, чтобы выполнялось условие В (ГОСТ 12.1. 038-82).

Для снижения напряжения шага применяют диэлектрическую обувь, диэлектрические коврики и щиты. Выходить из зоны растекания тока нужно в противоположном направлении от места растекания мелкими шагами.

Защитное выравнивание потенциалов – это снижение напряжения шага или напряжения прикосновения путем прокладывания в земле, в полу либо на их поверхности проводников, подключенных к заземляющим устройствам.

В тех случаях, когда не удается выполнить эффективное выравнивание потенциалов, например, из-за большого расстояния до заземляющего устройства, применяют защитное уравнивание потенциалов.

Защитное уравнивание потенциалов - достижение одинакового значения потенциалов проводящих частей путем электрического соединения их между собой.

15. Система заземления типа tn (зануление): принципиальная схема, назначение, принцип действия, условие срабатывания устройства автоматического отключения питания.

Занулением называется преднамеренное соединение открытых проводящих частей электроустановок, с многократно заземленным PEN- (PE)- проводником трансформатора (генератора). Оно обеспечивает выравнивание потенциалов открытых проводящих частей, снижение напряжения прикосновения и возможность срабатывания защитного автоматического отключения питания при сверхтоке. Область применения занулення - трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью (системы TN).

При пробое изоляции фазное напряжение замыкается на открытую проводящую часть, подключенную к многократно заземленному PEN-проводнику, что равносильно кратковременному однофазному короткому замыканию (КЗ). Сверхток (ток КЗ), возникающий в цепи «фаза-нуль», приводит в действие защитное устройство, которое отключает поврежденный участок сети.

Согласно ДБН В.2.5-27-2006, максимально допустимое время срабатывания защитного устройства в цепях с рабочими токами до 32 А и напряжением между линейным проводом и землей 220 В составляет 0,4 с при переменном токе и 5 с при постоянном токе.

Защитное автоматическое отключение питания. Эта мера может выполняться устройствами, которые срабатывают от сверхтока или дифференциального тока.

Сверхтоком называется ток, превышающий номинальное (расчетное) значение тока цепи, например, ток короткого замыкания (КЗ, см. п. 2.4.2).

Дифференциальным током будем называть векторную сумму токов, одновременно проходящих через устройство защтного отключения (см. п. 2.4.5).

15. Ток короткого замыкания в системе TN (зануление). Назначение нулевого защитного проводника. Контроль зануления.

16. Повторное заземление нулевого провода в системе TN: принципиальная схема, назначение.

17. Система заземления типа IT (защитное заземление): принципиальная схема, назначение, принцип действия, область применения.

18. Типы заземляющих устройств, их преимущества и недостатки. Нормирование защитного заземления.

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель – это совокупность электродов, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей.

Заземляющие проводники соединяют заземляемые части электроустановок с заземлителями.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное. Заземлители также делятся на естественные и искусственные.

При выносном заземлении (см. рис. 15) заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования. Они могут быть вынесены за пределы производственной площадки, либо сосредоточены в некоторой ее части.

Рисунок 15 – Схема выносного заземления

Достоинством выносного заземления является возможность выбора места размещения электродов с наименьшим удельным сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т. д), особенно если по каким-либо причинам невозможно его разместить на защищаемой площадке (скалистый, песчаный грунт и т. п.).

Недостаток выносного заземления заключается в высоком напряжении прикосновения (). К тому же из-за большой длины заземляющих проводников возрастает сопротивление заземления. Поэтому оно применяется при сравнительно малых токах замыкания на землю (в частности в электроустановках до 1000 В) и защищает только за счет малого сопротивления заземления.

При контурном (распределенном) заземлении (см. рис. 16) заземлители располагаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование или внутри ее (по возможности равномерно). Контурное заземление создает выравнивание потенциалов в пределах производственного участка (здания).

Рисунок 16 – Схема контурного заземления.

На рис. 16 пунктирными линиями показаны графики распределения потенциалов на поверхности грунта отдельно взятых электродов. В реальности их поля растекания накладываются друг на друга (жирная сплошная линия). Каждая точка поверхности имеет значительный потенциал. Однако разность потенциалов между любыми точками внутри данной площадки незначительна. Таким образом произошло «выравнивание» потенциала. В этих условиях коэффициенты шага и напряжения намного меньше единицы ( ).

Для искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 50…60 мм с толщиной стенки не менее 3,5 мм, угловую сталь с толщиной стенки не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром не менее 10 мм. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют полосовую сталь сечением не менее 412 мм или сталь круглого сечения диаметром не менее 10 мм. Соединение электродов выполняют с помощью сварки. Допускаются резьбовые соединения.

Залегание электродов в грунте должно быть ниже глубины промерзания (справочная величина). После установки и сварки электродов в траншее она засыпается и тщательно трамбуется.

В качестве естественных заземлителей могут использоваться проложенные в земле и имеющие с ней контакт водопроводные и другие металлические трубы (кроме трубопроводов с горючими газами и жидкостями), обсадные трубы артезианских колодцев, скважин, арматура железобетонных опор и т. п.

При проектировании заземлителей необходимо, чтобы напряжение шага в аварийном режиме производственных электроустановок не превышало 20 В, а для бытовых электроустановок не превышало 12 В (см. ГОСТ 12.1 038-82).

Контроль заземлителей производится в следующих случаях:

- при вводе в эксплуатацию;

- при перестановке оборудования;

- при реконструкции;

- периодически в сроки, оговоренные ПУЭ.

Согласно ПУЭ-2011 периодический контроль проводится один раз в полугодие: в теплое (летом) и холодное (зимой) время года, когда грунт имеет максимальное электрическое сопротивление вследствие пересыхания или замораживания.

Наиболее распространенным методом контроля сопротивления заземления является метод «амперметра-вольтметра» (см. рис. 17).

Рисунок 17 – Схема измерения сопротивления заземления методом «амперметра-вольтметра»

Вспомогательный заземлитель Rв и зонд устанавливают на таком расстоянии от контролируемого заземлителя Rх, чтобы их поля растекания (всех трех) не накладывались друг на друга. Для реальных грунтов минимальное расстояние между ними должны быть 40 м.

Протекающий в цепи ток измеряется амперметром. Напряжение на контролируемом заземлителе измеряется вольтметром. Сопротивление контролируемого заземлителя рассчитывается согласно закону Ома по формуле

. (18)

Для уменьшения погрешности необходимо использовать вольтметр с максимальным внутренним сопротивлением (по возможности электростатический или электронный).

Периодический контроль осуществляется в самое жаркое или самое холодное время года, когда грунт имеет максимальное сопротивление

15. Технические средства защиты от прямого прикосновения: основная изоляция, применение сверхнизкого напряжения.

16. Технические средства защиты при косвенном прикосновении: двойная изоляция, электрическое отделение цепей.

17. Технические средства защиты от прямого прикосновения к токоведущим частям: ограждения или оболочки, размещение вне зоны досягаемости.

18. Оказание первой помощи при поражении электрическим током.

Освобождение пострадавшего от действия электротока

Необходимо отключить электроустановку. При невозможности отключения,

оттащить пострадавшего за сухую одежду в безопасное место (см. рис. 9 а). В целях собственной безопасности человек, оказывающий помощь, может использовать подручные предметы из изоляционных материалов (диэлектрические перчатки, сухую доску, палку и др. (см. рис. 9 б).

Определить характер и тяжесть электротравмы, наибольшую угрозу

для жизни пострадавшего и последовательность мероприятий по его спасению.

Признаки электротравм рассмотрены выше.

Выполнить необходимые мероприятия по спасению пострадавшего в

порядке срочности

Основным мероприятием при электроударе III степени является приведение пострадавшего в сознание. При электроударах IV…V степеней основные мероприятиями заключаются в восстановлении проходимости дыхательных путей при попадании воды, проведении искусственного дыхания и наружного непрямого массажа сердца. При ранах - остановка кровотечения, обработка раны и наложение повязки. При переломах и вывихах - иммобилизация места перелома или вывиха.