Задача 16.

«Расчет основных параметров сети с заземленной нетралью».

Задание:

В связи с тем, что трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной нейтралью и напряжением до 1000 В является наиболее применимой в быту и производстве, необходимо рассчитать ее параметры при возможных аварийных ситуациях.

Необходимо:

1. Начертить схему трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием.

2. Определить напряжение на корпусе оборудования при замыкании фазы на корпус:

   1. при занулении оборудования (подключении корпусов к нулевому проводу);

   2. с повторным заземлением нулевого провода.

3. Определить ток короткого замыкания и проверить, удовлетворяет ли он условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя: I_к.з. ≥ 3I_н, где I_н - ток плавкой вставки (проверить для следующих значений тока: I_н=20, 30, 50, 100 А).

4. Определить ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудования при замыкании фазы на корпус:

   1. без повторного заземления нулевого провода;

   2. с повторным заземлением нулевого провода.

5. Определить напряжение прикосновения на корпусе установки при замыкании одной из фаз на землю (дать схему).

6. Рассчитать заземляющее устройство, состоящее из n индивидуальных заземлителей, так, чтобы R_з не превышало 4 Ом.

Исходные данные:

Сопротивление повторного заземления нулевого провода	Rп=4 Ом
Сопротивление петли фаза-нуль	Zп=0.8 Ом
Сопротивление нулевого провода	Zн=0.5 Ом
Сопротивление в месте замыкания на землю фазового провода	Rзм=100 Ом
Длина трубы заземлителя	l=4.0 м
Диаметр трубы заземлителя	d=0.03 м
Расстояние от поверхности земли до середины трубы	t=2.0 м
Коэффициент экранирования	з=0.65
Фазное напряжение	Uф=220 В
Вид грунта	Глина
Удельное сопротивление грунта	=60 Ом*м
Сопротивление тела человека	Rh=1000 Ом
Сопротивление заземления нейтрали	Rо=4 Ом
Требуемое сопротивление заземляющего устройства	Rз=4 Ом

Расчет:

Рассчитаем величину тока короткого замыкания:

Напряжение корпуса относительно земли с повторным:

Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого провода:

Без повторного заземления нулевого провода для:

Для корпусов, подключенным к нулевому проводу за местом обрыва:

Для корпусов, подключенным к нулевому проводу перед местом обрыва:

С повторным заземлением нулевого провода для:

Для корпусов, подключенным к нулевому проводу за местом обрыва:

Для корпусов, подключенным к нулевому проводу перед местом обрыва:

Ток через тело человека:

Напряжение на корпусе зануленного оборудования при случайном замыкании фазы на землю:

Сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину t:

Количество заземлителей:

Выводы по работе:

Ток короткого замыкания соответствует условию ПЭУ для перегорания плавкой вставки предохранителя во всех случаях, кроме случая когда ток вставки равен 100 А

Необходимое количество заземлителей при заданном коэффициенте экранирования 6.

Контрольные вопросы:

1. Основные факторы, влияющие на поражение человека электрическим током.

Индивидуальные свойства человека:

– состояние здоровья;

– психофизическое состояние;

– фактор внимания.

Параметры электрической сети:

– величина напряжения сети;

– род и частота электротока;

– сопротивление изоляции сети относительно земли (Rизол);

– емкость фаз относительно земли (Cр);

– режим нейтрали электрической сети.

Параметры цепи поражения:

– величина напряжения прикосновения (Uпр);

– величина электротока, проходящего через тело человека (Iч);

– время воздействия тока (t);

– электрическое сопротивление человека (Rч » 1000 Ом);

– электрическое сопротивление средств защиты, обуви, пола;

– путь тока через тело человека.

Условия окружающей среды:

– атмосферные условия;

– концентрация в воздухе углекислого газа и других веществ;

– электрическое и магнитное поля.

2. Какие факторы влияют на сопротивление тела человека?

Тело человека является проводником электрического тока. Проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи. В результате сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют относительно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа и особенно спинной и головной мозг – малое сопротивление. Например, удельное объемное сопротивление сухой кожи составляет 3*103 – 2*104 Ом*м, а крови 1 – 2 Ом*м при частоте тока 50 Гц.

Из этих данных следует, что кожа обладает очень большим удельным сопротивлением, которое является главным фактором, определяющим сопротивление тела человека в целом. Строение кожи весьма сложно. Кожа состоит из двух основных слоев: наружного, называемого эпидермисом, и внутреннего, являющегося собственно кожей и носящего название дермы.

Сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, т. е. эпидермиса, 2z_н (которые в совокупности составляют так называемое наружное сопротивление тела человека) и одного, называемого внутренним сопротивлением тела R_в (которое включает в себя сопротивление внутренних слоев кожи и сопротивление внутренних тканей тела)

Сопротивление наружного слоя кожи z_н состоит из активного и емкостного сопротивлений, включенных параллельно. Полное сопротивление наружного слоя кожи z_н зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и при площади электродов в несколько квадратных сантиметров может достигать весьма больших значений (десятков и сотен тысяч Ом).

Внутреннее сопротивление тела считается чисто активным, хотя, строго говоря, оно также обладает емкостной составляющей. Внутреннее сопротивление R_в практически не зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и равно примерно 500 – 700 Ом.

При малой емкости (когда ее можно принять равной нулю) полное сопротивление тела человека оказывается равным сумме активных сопротивлений обоих слоев эпидермиса и внутреннего сопротивления тела, Ом, т. е.

В целом, значение полного сопротивления тела человека зависит от ряда факторов:

Состояния кожи

Сопротивление кожи, а, следовательно, и тела в целом резко уменьшается при повреждении ее рогового слоя, наличии влаги на ее поверхности, интенсивном потовыделении и загрязнении.

Повреждение рогового слоя – порезы, царапины, ссадины и другие микротравмы могут снизить сопротивление тела человека до значения, близкого к значению его внутреннего сопротивления (500 – 700 Ом), что безусловно увеличивает опасность поражения человека током.

Увлажнение кожи понижает ее сопротивление даже в том случае, если влага обладает большим удельным сопротивлением. Так, например, увлажнение сухих рук сильно подсоленной водой, снижает сопротивление тела на 30 – 50%, а дистиллированной водой – на 15 – 35%. Объясняется это тем, что влага, попавшая на кожу, растворяет находящиеся на ее поверхности минеральные вещества и жирные кислоты, выведенные из организма вместе с потом и кожным салом, и становится более электропроводной. При длительном увлажнении кожи наружный слой ее разрыхляется, насыщается влагой, в результате чего сопротивление его почти полностью утрачивается. Таким образом, работа сырыми руками или в условиях, вызывающих увлажнение каких-либо участков кожи, создает предпосылки для тяжелого исхода в случае попадания человека под напряжение.

Потовыделение обусловлено деятельностью потовых желез, находящихся в дерме (собственно коже). У человека насчитывается около 500 потовых желез на 1 см² кожи. Пот хорошо проводит электрический ток, поскольку в его состав входят вода и растворенные в ней минеральные соли, а также некоторые продукты обмена веществ. Он выделяется на поверхность кожи по выводным протокам – тонким трубочкам, пронизывающим всю толщу кожи. Выделение пота происходит непрерывно, даже на холоде, но особенно обильно при высокой температуре окружающего воздуха, усиленной физической работе, местном нагреве кожи, заболевании человека и т.п. Следовательно, в коже всегда имеются токопроводящие каналы – протоки, содержащие то или иное количество пота. В обычных условиях проводимость их незначительна, но при интенсивном потовыделении, когда протоки расширяются и по ним перемещается непрерывная струя пота, сопротивление кожи резко падает. Этому способствуют также смачивание потом поверхности кожи и отложение на ней продуктов потовыделения. Следовательно, работа в условиях, вызывающих усиленное потовыделение, усугубляет опасность поражения человека током.

Загрязнение кожи различными веществами, в особенности хорошо проводящими ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т.п.), сопровождается снижением ее сопротивления, подобно тому как это наблюдается при поверхностном увлажнении кожи. Кроме того, токопроводящие вещества, проникая в выводные протоки потовых и сальных желез, создают в коже длительно существующие токопроводящие каналы, резко понижающие ее сопротивление. Таким образом, токарь по металлу, шахтер и лица других специальностей, у которых руки загрязняются токопроводящими веществами, подвержены большей опасности поражения током, чем лица, работающие чистыми руками.

От параметров электрической цепи

Место приложения электродов оказывает влияние потому, что сопротивление кожи у одного и того же человека неодинаково на разных участках тела. Кроме того, различным (хотя и в незначительных пределах) оказывается и внутреннее сопротивление за счет изменения длины пути тока по внутренним тканям организма. Разница в значениях сопротивления кожи на разных участках тела объясняется рядом факторов, в том числе:

а) различной толщиной рогового слоя кожи;

б) неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела;

в) неодинаковой степенью наполнения кровью сосудов кожи.

Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участке выше ладоней и в особенности на стороне, обращенной к туловищу, подмышечных впадин, тыльной стороны кисти руки.

Увеличение тока, проходящего через тело человека, сопровождается усилением местного нагрева кожи и раздражающего действия на ткани. Это в свою очередь вызывает рефлекторно, т.е., через центральную нервную систему, быструю ответную реакцию организма в виде расширения сосудов кожи, а, следовательно, усиление снабжения ее кровью и повышение потоотделения, что и приводит к снижению электрического сопротивления кожи в этом месте.

Повышение напряжения U_h, приложенного к телу человека, вызывает уменьшение в десятки раз полного сопротивления тела человека z_h которое в пределе приближается к наименьшему значению сопротивления внутренних тканей тела (примерно 300 Ом). Многочисленные опыты подтверждают характер этой зависимости, хотя значения сопротивлений, полученные при замерах разными авторами, обычно сильно различаются. Объясняется это главным образом разными условиями опытов (которые производились с животными и трупами людей и лишь в пределах безопасных токов – с живыми людьми), а также индивидуальными особенностями испытуемых.

Уменьшение z_h с ростом приложенного напряжения происходит в основном за счет уменьшения сопротивления кожи и объясняется ростом тока, проходящего через кожу, и пробоем рогового слоя кожи под влиянием приложенного напряжения.

Пробой рогового слоя кожи возможен, если напряженность возникшего в нем электрического поля превысит его пробивную напряженность, равную, как показывают опыты, 500 – 2000 В/мм. Поскольку сопротивление рогового слоя резко преобладает над сопротивлением всей остальной цепи тока в теле человека, с некоторым приближением можно считать, что напряжение, подведенное к телу человека, практически целиком прикладывается к роговому слою (точнее, к двум последовательно включенным слоям). При этом допущении нетрудно определить напряжение, которое, будучи приложено к телу человека вызывает пробой рогового слоя, т.е. пробивное напряжение U_пр, В, 

где d_р — толщина рогового слоя, мм.

Так, при d_p=0,05 мм и Е_пр=500 – 2000 В/мм получим: Uпр=50 – 200 В.

Следовательно, пробой рогового слоя кожи возможен при напряжении около 50 В и выше. Исследования подтверждают это предположение. В частности, опыты, проведенные над трупами людей, показали, что напряжение около 200 В всегда вызывает пробой наружного слоя кожи.

Зависимость сопротивления тела человека и значения тока, протекающего через него, от приложенного напряжения представлена на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Зависимость сопротивления тела человека от приложенного напряжения

Опыты показывают, что сопротивление тела человека постоянному току больше, чем переменному любой частоты. При f=0 сопротивление имеет наибольшее значение, с ростом частоты z_h уменьшается (за счет уменьшения емкостного сопротивления) и в пределе становится равным внутреннему сопротивлению тела R_В. Зависимость сопротивления тела человека от частоты приложенного напряжения приведена на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Зависимость полного сопротивления тела человека и тока, проходящего через него, от частоты приложенного напряжения

Площадь электродов S оказывает непосредственное влияние на полное сопротивление тела человека: чем больше S, тем меньше z_h. Рис. 1.13 подтверждает эту зависимость. Вместе с тем он показывает, что с ростом частоты зависимость z_h от S уменьшается, и при частоте 10 – 20 кГц влияние площади электродов утрачивается полностью.

Рис. 1.13. Зависимость полного сопротивления тела человека от частоты приложенного напряжения и площади электродов

Длительность протекания тока заметно влияет на сопротивление кожи, а, следовательно, на z_h в целом за счет усиления со временем кровоснабжения участков кожи под электродами, потовыделения и т.п. Опыты показывают, что при небольших напряжениях (до 20 – 30 В) за 1– 2 мин сопротивление понижается обычно на 10 – 40% (в среднем на 25%), а иногда и больше. При увеличении напряжения, а, следовательно, при росте тока через тело человека сопротивление тела снижается быстрее, что объясняется, по-видимому, более интенсивным воздействием на кожу тока большего значения.

Так, например, замеры, произведенные в США во время одной электрической казни, показали, что сопротивление тела человека, равное 800 Ом в момент включения под напряжение 1600 В, снизилось через 50 с до 516 Ом, т. е. на 35%.

Физиологических факторов и окружающей среды

Физиологические факторы и параметры окружающей среды оказывают влияние на величину Z_h, хотя и в значительно меньшей степени, чем другие факторы.

Пол и возраст. У женщин, как правило, сопротивление тела меньше, чем у мужчин, а у детей – меньше, чем у взрослых, у молодых людей меньше, чем у пожилых. Объясняется это, очевидно, тем, что у одних людей кожа тоньше и нежнее, у других – толще и грубее.

Физические раздражения, возникающие неожиданно для человека: болевые (уколы и удары), звуковые, световые и пр. – могут вызвать на несколько минут снижение сопротивления тела на 20 – 50%.

Уменьшение или увеличение парциального давления кислорода в воздухе по сравнению с нормой соответственно снижает или повышает сопротивление тела человека. Следовательно, в закрытых помещениях, где парциальное давление кислорода, как правило, меньше, опасность поражения током при прочих равных условиях выше, чем на открытом воздухе.

Повышенная температура окружающего воздуха (30 – 45 ^oС) или тепловое облучение человека вызывает некоторое уменьшение значения полного сопротивления тела человека, даже если человек находится в этих условиях кратковременно (несколько минут), и при этом не наблюдается усиления потовыделения. Одной из причин этого может быть усиление снабжения сосудов кожи кровью в результате расширения их, что является ответной реакцией организма на тепловое воздействие.

Расчетное электрическое сопротивление тела человека переменному току частотой 50 Гц при анализе опасности поражения человека током принимается равным 1000 Ом.

Исход воздействия электрического тока на человека зависит от многих факторов: от рода тока (переменный или постоянный); при переменном токе - от его частоты), значения тока (или напряжения), длительности его протекания, а также от физического и психического состояния человека.

Наиболее опасным для человека является переменный ток с частотой 50 - 500 Гц. Способность самостоятельного освобождения от тока такой частоты у большинства людей сохраняется при очень малом токе (до 10 мА), постоянный ток тоже опасен, но самостоятельно освободиться от него можно при несколько больших значениях (до 20 - 25 мА). Безопасным можно считать ток порядка 70 микроампер.

Ток, проходящий через тело человека, зависит от напряжения электроустановки и сопротивления всех элементовцепи, по которой он протекает, в том числе от сопротивления тела человека. Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей. Наибольшее сопротивление имеет верхний роговой слой кожи, толщина которого составляет доли мм. Если кожа сухая, неповрежденная, сопротивление ее велико к при напряжении 10 В составляет около 100000 Ом. При наличии повреждений на теле его сопротивление снижается до 1000 Ом и менее (например, при повреждении кожи в месте контакта с токоведущей частью). Чем выше напряжение, тем скорее возможен пробой кожи.

3. Виды поражения электрическим током.

Различают два основных вида поражения человека электрическим током: электрические травмы и электрические удары.

Виды электротравм: местные электротравмы (электрический ожог, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия).

Особую опасность представляют электрические травмы в виде ожогов. Электрический ожог появляется в месте контакта тела человека с токоведущей частью электроустановки или электрической дугой. Электроожоги излечиваются значительно труднее и медленнее обычных термических, сопровождаются внезапно возникающими кровотечениями, омертвением отдельных участков тела.

Металлизация кожи проникновение в ее верхние слои мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Пострадавший в месте поражения испытывает напряжение кожи от присутствия в ней инородного тела и боль от ожога за счет раскаленного металла. Металлизация наблюдается примерно у 10 % пострадавших.

Механические повреждения возникают в результате резких, судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов, нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.

Электроофтальмия - воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые поглощаются клетками и вызывают в них химические изменения. Такое облучение возможно при наличии электрической дуги.

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета круглой или овальной формы с углублением в центре, иногда в виде царапин, ушибов, бородавок, кровоизлияний в коже, мозолей, иногда напоминают форму молнии. В основном электрические знаки безболезненны. Знаки возникают у 20% пострадавших от тока.

4. Напряжение прикосновения. Шаговое напряжение. Охарактеризовать и пояснить технические средства защиты.

При работе в действующих электроустановках всегда существует определенная вероятность попадания человека под действие электрического тока. Эта вероятность может быть меньше или больше в зависимости от разных факторов. Но в любом случае при оценке действия тока на человека определяются.

Согласно нормативным документам напряжение прикосновения – это напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.

Другими словами напряжением прикосновения (для человека) U_пр называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или падение напряжения в сопротивлении тела человека, В:

U_пр = I_h R_h, (2.35)

где I_h – ток, проходящий через человека по пути «рука – ноги», A; R_h – сопротивление тела человека, Ом.

В области защитных заземлений, занулений и т. п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя φ_з, а другая – потенциал основания в том месте, где стоит человек, φ_осн. При этом напряжение прикосновения:

U_пр = φ_з – φ_осн. (2.36)

 Если принять во внимание характер изменения потенциала по поверхности грунта и пренебречь сопротивлением растеканию тока основания, то U_пр = φ_з α₁,

где α₁ – коэффициент, называемый коэффициентом напряжения прикосновения или просто коэффициентом прикосновения, учитывающим форму потенциальной кривой:

(2.37)

Поскольку напряжение прикосновения зависит от значения потенциала заземлителя и от характера его потенциальной кривой, опасность для человека будет различной при использовании различных типов одиночных заземлителей и групповых заземлителей.

Напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении основания, на котором стоит человек.

Ток, стекающий в землю через человека, стоящего на земле, полу или другом основании, преодолевает сопротивление не только тела человека, но и этого основания, вернее, тех его участков, с которыми имеют контакт подошвы ног человека (сопротивление обуви в данном случае во внимание не принимается).

Сопротивление основания, на котором стоит человек, правильнее называть (аналогично сопротивлению заземлителя) сопротивлением растеканию тока основания ног; нередко это сопротивление именуют также сопротивлением растеканию тока основания или сопротивлением растеканию тока ног человека.

Все положения, рассмотренные выше, справедливы для случаев, когда сопротивление растеканию основания, на котором стоит человек, равно нулю. В действительных условиях это сопротивление не равно нулю и в ряде случаев бывает довольно велико.

Следовательно, разность потенциалов (φ_з – φ_осн) = φ_зα₁, В, оказывается приложенной не только к сопротивлению тела человека R_h, Ом, но и к последовательно соединенному с ним сопротивлению основания R_осн, Ом, на котором стоит человек (рис. 2.14): φ_зα₁= I_h (R_h +R_осн).

Рис. 2.14. К определению напряжения прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию тока основания, на котором стоит человек:

1 – потенциальная кривая;

2 – кривая, характеризующая изменение U_пр с изменением расстояния от заземлителя

Заменив в этом выражении ток I_h, А, проходящий через человека, его значением из (2.35), получим:

откуда напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию основания, В:

или

где α₂ – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек:

(2.41)

Напряжение шага

Напряжение между двумя точками поверхности земли, от стоящими друг от друга на расстоянии шага (0,7-0,8 м), в зоне растекания токов замыкания в радиусе до 20 м при пробое изоляции на землю случайно оборванного электрического провода называется шаговым напряжением. Наибольшую величину шаговое напряжение будет иметь при подходе человека к упавшему проводу, а наименьшее - при нахождении его на расстоянии 20 м и более от него. При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и как следствие этого падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека шагового напряжения и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо нижней петли в теле человека образуется новый, более опасный путь тока, обычно от рук к ногам и создается реальная угроза смертельного поражения током. При попадании под шаговое напряжение необходимо выходить из опасной зоны минимальными шажками или прыжками на одной ноге.

Защитные средства делятся на две группы:

1) средства коллективной защиты, которые предназначены для защиты персонала от поражения током высокого напряжения. К ним относят переносные указатели напряжения и токоизмерительные клещи, переносные ограждения и временные защитные заземления;

2) индивидуальные защитные средства, предохраняющие от воздействия дуги, продуктов горения и механических повреждений. К ним относят: защитные очки, брезентовые рукавицы, противогазы.

Электрозащитные средства подразделяют на основные и дополнительные.

Основными называют такие защитные средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение установки. С их помощью можно касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением.

Дополнительные защитные средства сами по себе не могут при определенном напряжении предохранять от поражения током. Они усиливают действие основного защитного средства и обеспечивают защиту от напряжения прикосновения, шагового, а также от ожогов электрической дугой. Электрозащитные средства нужно использовать по их прямому назначению в электроустановках напряжением не выше того, на которое защитные средства рассчитаны.

Для оперативной работы, производства измерений, очистки изоляции от пыли, установки габаритников и разрядников используют изолирующие штанги. Они могут быть универсальными, т.е. имеющими сменные головки, предназначенные для выполнения различных функций.

Изолирующие клещи применяют для операций с предохранителями, надевания и снятия изолирующих колпаков и других аналогичных работ.

Диэлектрические перчатки предназначены для работы в электроустановках только при условии изготовления их в соответствии с требованиями ГОСТа. Перчатки, предназначенные для других целей (химические и др.), применять как защитное средство при работе в электроустановках не допускается.

Диэлектрические боты и галоши, кроме выполнения функции дополнительного защитного средства, являются защитным средством от шагового напряжения в электроустановках любого напряжения.

Диэлектрические коврики применяют в качестве дополнительного защитного средства при работах на закрытых электроустановках любого напряжения, при операциях с приводами разъединителей и выключателей и пускорегулирующей аппаратурой. Диэлектрические коврики являются изолирующим средством лишь в сухом состоянии.

Изолирующие подставки применяют при проведении операций с предохранителями, пусковыми устройствами электродвигателей, приводами разъединителей и выключателей в закрытых электроустановках любого напряжения. Инструмент с изолированными рукоятками применяют в электроустановках напряжением до 1000 В.

Токоизмерительные клещи предназначены для измерения переменного тока в одиночных проводниках без нарушения их целостности.

Указатели напряжения являются переносными приборами, действие которых основано на свечении неоновой лампы при протекании через нее емкостного тока.

Защитными очками пользуются в следующих случаях:

а) при смене предохранителей;

б) при резке кабелей и вскрытии муфт на кабельных линиях, находящихся в

эксплуатации;

в) при пайке, сварке (на проводах, шинах, кабелях и др.), варке и разогревании мастик и заливке им кабельных муфт, вводов и т.п.;

г) при работе с электролитом и обслуживании аккумуляторной батарея;

д) при проточке и шлифовке колец и коллекторов;

е) при заточке инструмента и прочих работах, связанных с опасностью

повреждения глаз;

Переносные заземления являются наиболее надежным защитным средством при работе на отключенном электрооборудовании, на кабельной или воздушной линии электропередачи в случае ошибочной подачи на них напряжения. С помощью специальных проводников и зажимов они замыкают токоведущие части накоротко, одновременно замыкая их. При ошибочном включении такой короткозамкнутой и заземленной линии на напряжение безопасность людей, работающих с токоведущими частями электроустановки, обеспечивается автоматическим отключением электроустановки с помощью выключателя или в результате перегорания плавких предохранителей.

Одним из важнейших условий безопасного выполнения работ является обязательное ограждение опасной зоны. Опасные зоны могут быть постоянными и временными. К постоянным относят опасные зоны действия некоторых машин и механизмов.

Основными индивидуальными средства защиты в электроустановках напряжением свыше 1кВ относятся:

– изолирующие штанги всех видов;

– изолирующие и измерительные клещи;

– указатели напряжения

– диэлектрические перчатки;

– изолированный инструмент.

Индивидуальные дополнительные средства защиты – изолирующие индивидуальные средства защиты, которое само по себе не может при данном напряжении обеспечить защиту от поражения электрическим током, но дополнит основное средство защиты, служит для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага. Индивидуальными дополнительными средствами защиты в электроустановках напряжением свыше 1 кВ служат:

– диэлектрические перчатки;

– диэлектрические боты;

– диэлектрические ковры (дорожки);

– изолированные подставки и накладки;

– штанги для переноса и выравнивания потенциала

5. Зануление. Область применения и принцип действия.

При появлении напряжения на корпусах электрооборудования опасность поражения током может быть устранена путем быстрого отключения этого оборудования от питающей электросети. Такой принцип защиты людей осуществляется путем зануления корпусов оборудования.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия зануления состоит в том, что при замыкании какой-либо фазы на корпус зануление приводит к однофазному короткому замыканию и быстрому росту тока замыкания до такой величины, которая обеспечивается срабатывание защиты и автоматическое отключение электрооборудования от питающей электросети. Аппаратами защиты могут быть: плавкие предохранители, максимальные автоматы защиты от токов короткого замыкания и др.

Зануление необходимо применять в электроустановках до 3000 В с глухозаземленной нейтралью. Зануление электроустановок следует выполнять при тех же номинальных напряжениях и в помещениях, в которых предусмотрено защитное заземление. Занулению подлежат те же металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые подлежат защитному заземлению.

6. Назначение отдельных элементов зануления. Нулевой рабочий и нулевой защитные проводники. Назначение и особенность эксплуатации в сетях.

Для схемы зануления необходимы нулевой защитный проводник, глухое заземление нейтрали источника тока и повторное заземление нулевого защитного проводника.

Рассмотрим назначение этих элементов применительно к наиболее распространенным электрическим сетям – трехфазным переменного тока.

Назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления - обеспечить необходимое для отключения установки значение тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть до 1 кВ, предназначено для снижения напряжения зануленных открытых проводящих частей (а следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до допустимого значения при замыкании фазного провода на землю.

Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на время отключения электроустановки от сети. Однако, при эксплуатации зануления могут возникнуть такие ситуации, когда повторное заземление нулевого защитного проводника необходимо, например, при обрыве нулевого защитного проводника. При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE – и PEN – проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления нулевых защитных проводников следует в первую очередь использовать естественные заземлители. В этом случае сопротивление растеканию тока заземлителя повторного заземления не нормируется. Внутри больших и многоэтажных зданиий аналогичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством присоединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине.

Повторному заземлению подвергаются нулевые рабочие провода воздушных линий, которые одновременно используются как нулевые защитные проводники (PEN – проводники). При этом в соответствии с ПУЭ повторные заземления выполняются на концах линий или ответвлений длиной более 200 м. При этом в первую очередь следует использовать естественные заземлители, например, подземные части опор, а также заземляющие устройства, предназначенные для грозовых перенапряжений.

Надежность зануления определяется в основном надежностью нулевого защитного проводника. В связи с этим требуется тщательная прокладка нулевого защитного проводника, чтобы исключить возможность его обрыва. Кроме того, в нулевом защитном проводнике запрещается ставить выключатели, предохранители и другие приборы, способные нарушить его целостность.

При соединении нулевых защитных проводников между собой должен обеспечиваться надежный контакт. Присоединение нулевых защитных проводников к частям электроустановок, подлежащих занулению, осуществляется сваркой или болтовым соединением, причем, значение сопротивления между зануляющим болтом и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью электроустановки, которая может оказаться под напряжением, не должно превышать 0,1 Ом. Присоединение должно быть доступно для осмотра.

Нулевые защитные провода и открыто проложенные нулевые защитные проводники должны иметь отличительную окраску: по зеленому фону желтые полосы.

В процессе эксплуатации зануления сопротивление петли «фаза-нуль» может меняться, следовательно, необходимо периодически контролировать значение этого сопротивления. Измерения сопротивления петли «фаза-нуль» проводят как после окончания монтажных работ, то есть при приемо-сдаточных испытаниях, так и в процессе эксплуатации в сроки, установленные в нормативно технической документации, а также при проведении капитальных ремонтов и реконструкций сети.

Нулевой рабочий проводник (N – проводник) – нулевой проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников.

Нулевой защитный проводник (PE – проводник) – нулевой проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, предназначенный для присоединения к открытым проводящим частям с целью обеспечения электробезопасности.

Классификация систем заземления представлена в п. 312.2 ГОСТ Р 50571.2-94.

В главе 1.7 ПУЭ 7-го издания (2002г.) дана классификация электроустановок в отношении применяемых систем заземления, соответствующая вышеуказанному стандарту.

Пункт 1.7.3. Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

сист е м а TN-С — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;

система ТN-S — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;

система TN-С-S — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания;

система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены;

система TТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Вышеперечисленные системы для сетей переменного тока представлены на рис. 3.1 — 3.6.

Рис. 3.1. Система TN-C переменного тока

1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания; 2 — открытые проводящие части. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике.

Рис. 3.2. Система TN-S переменного тока

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — открытые проводящие части. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены.

Рис. 3.3. Система TN-С-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.

Рис. 3.4. Система IT переменного тока

1 — сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется); 2 — заземлитель; 3 — открытые проводящие части; 4 — заземляющее устройство. Открытые проводящие части электроустановки заземлены. Нейтраль источника изолирована от земли или заземлена через большое сопротивление.

Рис. 3.5. Система ТT переменного тока. Вариант 1

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — открытые проводящие части; 3 — заземлитель открытых проводящих частей. Открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземления, электрически независимого от заземлителя нейтрали.

Рис. 3.6. Система ТT переменного тока. Вариант 2

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — открытые проводящие части; 3 — заземлитель открытых проводящих частей. Открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземления, электрически независимого от заземлителя нейтрали.

Условные обозначения систем расшифровываются следующим образом.

Первая буква — состояние нейтрали источника относительно земли:

Т — заземленная нейтраль; I — изолированная нейтраль. Вторая буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли: Т — открытые проводящие части заземлены независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети; N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания. Последующие (после буквы N) буквы — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников: S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены; С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN-проводник).

Приняты следующие графические обозначения проводников:

N — — нулевой рабочий (нейтральный) проводник; PE — — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов); PEN — — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

7. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. Назначение и особенность эксплуотации в сетях.

Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ-проводники).

Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий.

Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.