Раздел 3. Техногенные опасности и защита от них Лекция № 7. Защитное заземление Учебные вопросы

1. Назначение и область применения.

2. Устройство и нормирование параметров защитного заземления.

Литература

1 Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность): учеб. для бакалавров по дисц. «Безопасность жизнедеятельности» / С. В. Белов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Юрайт, 2013. - 682 с.

2 Занько, Н.Г. Безопасность жизнедеятельности [Электронный ресурс]: учебник / Н.Г. Занько, К.Р. Малаян, О.Н. Русак: под ред. О.Н. Русака. - СПб.: Лань, 2012. – 672 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/4227/.

3 Халилов, Ш.А. Безопасность жизнедеятельности [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Ш.А. Халилов, А.Н. Маликов, В.П. Гневанов; Под ред. Ш.А. Халилова. - М.: ИД ФОРУМ: ИНФРА-М, 2012. - 576 с. – Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=238589.

4. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9. Раздел 7. Главы 7.5, 7.6, 7.10. Изд. 7-е. – СПб.: Изд. ДЕАН, 2002. – 176.

1. Назначение и область применения

1.1. Назначение защитного заземления

Поражения, вызванные прикосновением к конструкциям или корпусам электрических машин, трансформаторов и электрических аппаратов, оказавшихся под напряжением вследствие повреждения изоляции, предотвращаются путем устройства защитных заземлений.

Назначение защитного заземлениязаключается в создании между металлическими конструкциями или корпусом защищаемого устройства и землей электрического соединения достаточно малого сопротивления. Наличие такого соединения снижает ток, протекающий через параллельно присоединенное сопротивление тела человека до безопасной величины.

Принцип действия защитного заземления схематично представлен на рисунке 1.1,а.

Рисунок 1.1. Защитное заземление в двухпроводной сети

Присоединим корпус однофазной электроустановки к одиночному заземлителю. Прикасаясь к корпусам электроустановок, человек с сопротивлением R_ч подключается параллельно сопротивлению заземлителя r_з и сопротивлению изоляции первой фазы r₁. Кроме того, он будет находиться в последовательном соединении с сопротивлением изоляции второй фазы r₂.

Эквивалентная схема такого соединения показана на рис.1.1,б.

Общая проводимость трех параллельно включенных проводимостей равна

. (1.1)

Проводимость всей однофазной цепи составит

. (1.2)

Из условия равенства тока в общей цепи находим

, (1.3)

откуда напряжение U_ч, приложенное к телу человека, равно

. (1.4)

После сокращения членов выражения в числителе и знаменателе получаем следующее выражение:

. (1.5)

Ток, протекающий через тело человека, определим из выражения

. (1.6)

Так как значения величин g₁, g₂, g_ч значительно меньше по сравнению с проводимостью заземлителя g_з, то в знаменателе ими можно пренебречь, тогда величина тока, протекающего через тело человека, определится следующим выражением

. (1.7)

Выражая проводимости g₂, g_ч, g_з через сопротивление, получим следующее значение тока

. (1.8)

Из выражения (1.8) можно сделать вывод о том, что величину тока, протекающего через тело человека, можно уменьшить, увеличивая сопротивление тела человека и изоляции сети, или существенно уменьшая сопротивление заземляющего устройства.

Снижение опасности прикосновения к корпусам электрооборудования с нарушенной изоляцией путем уменьшения величины сопротивления заземляющего устройства является наиболее простой и доступной мерой.

Защитное действие заземляющего устройства достигает цели при выполнении следующего условия

, (1.9)

где U_{пр доп} – допустимое напряжение прикосновения.

Условие (1.9) можно выполнить:

уменьшая ток замыкания I_з за счет увеличения сопротивления изоляции сети;

уменьшая сопротивление заземления r_з путем заложения большого количества заземлителей в грунт.

При больших значениях величины сопротивления заземляющего устройства оно нецелесообразно, так как при протекании тока замыкания на корпусах заземленного электрооборудования возникает опасный потенциал.

Добиться того, чтобы напряжение на корпусах электрооборудования было меньше U_{пр доп} при протекании тока замыкания, можно путем уменьшения величины сопротивления заземляющего устройства, т. е. путем создания сложной системы заземления. В некоторых случаях это условие трудновыполнимо, поэтому прибегают к использованию зануления или схем защитного отключения.