Организационные мероприятия
- Высокий уровень трудовой и производственной дисциплины.
- Правильная организация работ. Выполнение нарядной системы и работ по распоряжению. Допуск к работе и надзор во время работы.
- Обучение персонала до уровней I - V квалификационных групп по электрической безопасности.
- Выполнение «Правил устройств электроустановок», «Правил технической эксплуатации и Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил противопожарной безопасности».
- Контроль за выполнением правил.
7.10. Защитное заземление
ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».
Защитным заземлением называется преднамеренное соединение нетоковедущих металлических корпусов электроустановок с землей посредством заземляющий устройств: заземлителей и заземляющих проводников.
Защитное заземление предназначено для снижения или устранения опасности поражения человека при замыкании фазы на корпус ЭУ посредством уменьшения напряжения прикосновения за счет снижения потенциала на корпусе и повышения потенциала основания, на котором стоит человек.
Область применения защитного заземления:
- при напряжениях U
380 В переменного тока и U
440 В постоянного тока во всех случаях и
помещениях,
- при напряжениях U
42 В переменного тока и U
110 В постоянного тока в помещениях
II и III классов
по электрической опасности и в наружных
установках,
- независимо от величины напряжений во взрывопожарных помещениях категорий А и Б, а так же в электросварочных установках.
По действующим правилам (ПУЭ) все помещения по степени опасности поражения людей электрическим током делятся на три класса.
I класс. Помещения без повышенной опасности.
К ним относятся:
- сухие помещения с
нормальной температурой и влажностью
воздуха j
75 %
с изолирующими полами, например,
деревянными.
Примерами помещений I класса могут служить жилые комнаты, конторы, аудитории, некоторые лаборатории.
II класс. Помещения с повышенной опасностью.
К ним относятся:
- сырые помещения с относительной влажностью более 75 %;
- жаркие помещения с температурой воздуха, превышающей постоянно или длительно (более 1 суток) 35 оC;
- помещения с токопроводящими полами: металлическими, земляными, железобетонными, кирпичными и т.п.;
- помещения, в которых возможно одновременное прикасание человека к металлическим конструкциям, связанным с землей с одной стороны, и к металлическим корпусам электроустановок с другой.
Примером помещений с повышенной опасностью могут служить склады деталей и материалов, производственные цеха по обработке металлов и дерева.
III класс. Помещения особо опасные.
К ним относятся:
- особо сырые помещения с относительной влажностью воздуха близкой к 100 %;
- помещения с химически активной средой, разрушающей изоляцию и токоведущие части электрооборудования;
- помещения, в которых имеются одновременно два или более признаков, свойственных помещениям с повышенной опасностью (например, сырые помещения с токопроводящими полами).
Рассмотрим действие защитного заземления электроустановки в 3-х фазной сети, принципиальная схема которого приведена на рис.7.24.
3
2
1
Z1
Z2
Z3
ЭУ
r0
r3
Rh
I3 Ih
Uпр
U3
х
~
20 м
Рис.7.24. Принципиальная схема защитного заземления.
Ih, Rh - ток и сопротивление человека, А, Ом,
I3 , r3 - ток и сопротивление защитного заземления,
Uпр ,U3 - напряжение прикосновения и напряжения на стержневом заземлителе В,
r0 - сопротивление глухозаземленной нейтрали,
Z1, Z2, Z3 - полные сопротивления изоляции фазных проводников относительно земли, при этом Z1 = Z2 = Z3 = Z.
После определения пути тока через человека и заземлитель выразим величину тока, проходящего через человека при его касании электроустановки, замкнутой на первый фазный проводник, в следующем виде:
Uпр
Ih = ------ , А Известно: Uпр = U3 * a, В.
Rh
Напряжение на заземлителе определится так: U3 = I3 * r3. Подставляя величину U3 в исходную зависимость, ток через человека представим в общем виде формулой:
I3 * r3
Ih = ------------ a, А (7.22)
Rh
где: a - коэффициент прикосновения, изменяющийся от нуля до единицы в зависимости от расстояния между заземлителем и основанием, на котором стоит человек.
-Защитное заземление в электросети с изолированной нейтралью.
В этой схеме при движении тока через сопротивления Z2 и Z3 (см. рис.7.24) величина тока через заземлитель определится выражением:
Если это значение подставить в формулу (7.22), то получим выражение для определения тока через человека при замыкании фазы на корпус ЭУ с защитным заземлением в схеме с изолированной нейтралью.
Uф * r3 * a
Ih = ------------------- , А (7.23)
( r3 + Z/3) Rh
Здесь наибольшее допустимое значение сопротивления r3, регламентированное «Правилами устройства электроустановок» в установках напряжением U < 1000 В, составляет 10 Ом, если суммарная мощность S трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВ*А. Если мощность S > 100 кВ*А, то наибольшее значение сопротивления r3 принимается равным 4 Ом. В установках напряжением U > 1000 В, наибольшее допустимое значение r3 = 0,5 Ом.
Пример расчета: В 3-х фазной электросети с изолированной нейтралью принимаем следующие значения: Uф = 220 В, r3 = 4 Ом, Z = 5 * 10 5Ом, Rh расч = 1000 Ом, a=1. Подставляя их в формулу ( 7.23), получим величину тока через человека:
мА
Значение тока Ih = 5 * 10 - 3 мА меньше порогового ощутимого тока равного 0,6 мА.
- Защитное заземление в электросети с глухозаземленной нейтралью.
При движении тока через сопротивление глухо заземленной нейтрали r0 (на рис.7.24 показано пунктиром) величина тока через заземлитель определится из формулы:
Uф
I3 = ------------ , А
r3 + r0
Подставляя это выражение в формулу (7.22), получим выражение для определения тока через человека в схеме с глухозаземленной нейтралью при замыкании фазы на корпус ЭУ.
Uф * r3 * a
Ih = ---------------------, А (7.24)
( r3 + r0)Rh
Опасность поражения человека в данном случае оценим на примере, подставляя известные величины из предыдущего случая в формулу (7.24). Примем сопротивление r0 = 2 Ом.
220 * 10 3*4 880*10 3
Ih = = = 110 мА
(4 + 4) * 10 3 8 * 10 3
Величина тока через человека Ih = 110 мА превышает величину смертельного тока, равного 100 мА. Анализ формул (7.23) и (7.24) позволяет сделать следующие выводы:
- эффективность защитного заземления обеспечивается главным образом высоким сопротивлением изоляции фазных проводников, малым сопротивлением устройства защитного заземления и изолированным режимом нейтрали в электросетях напряжением U < 1000 В. В электроустановках напряжением U > 1000 В защитное заземление применяется в сетях с любым режимом нейтрали с обязательным применение дополнительной защиты в виде зануления или защитного отключения;
- эффективность работы защитного заземления, кроме отмеченных выше факторов, зависит от правильного расположения заземлителей относительно рабочих мест.
Различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.
При выносном заземляющем устройстве заземлитель выносится за пределы производственного помещения или сосредотачивается на отдельной его части, как показано на рис.7.25
5
1
4
3
2
Рис.7.25. Выносное заземляющее устройство.
1 - производственное помещение ;
2 - заземленное оборудование;
3 - соединительные полосы;
4 - выносной заземлитель;
5 - вертикальные заземлители.
Выносное заземление применяется, если производственное помещение расположено на скальном грунте с большим удельным сопротивлением, а также, если кабельные сети или подземные трубопроводные трассы делают установку заземлителей технологически невозможной. Основной недостаток выносного заземления - отдаленность самих заземлителей -5 от оборудования - 1, вследствие чего на всей территории помещения коэффициент прикосновения a становится равным единице a = 1, см. рис.7.25. Поэтому заземляющее устройство выносного типа применяется в установках до 1000 В с малыми токами замыкания.
При контурном заземлении вертикальные заземлители располагаются по контуру производственного помещения и соединяются между собой соединительными полосами, как это показано на рис.7.26.
4
2
3
1 5
Рис.7.26. Контурное заземляющее устройство.
1 - производственное помещение;
2 - заземленное оборудование;
3 - соединительные полосы;
4 - вертикальные заземлители;
5 - дополнительные металлические шины.
Контурное заземление применяется в помещениях для выравнивания потенциала основания и снижения опасности поражения человека от напряжения прикосновения и напряжения шага. Принцип действия контурного заземления с групповыми заземлителями рассмотрен в разделе 7.7.