Лекция 11. Выбор и обоснование основных и дополнительных защит от поражения электрическим током

Содержание лекции:

- выбор основных и дополнительных защит от поражения электрическим током.

Цель лекции:

- обоснование основных и дополнительных защит от поражения электрическим током.

Современная система электробезопасности должна обеспечивать защиту человека в жилых и общественных зданиях в следующих слу­чаях:

- при прямом прикосновении к токоведущим частям электро­оборудования (1 на рисунке 17);

- при косвенном прикосновении (2 на рисунке 17).

В качестве основной зашиты от прямого прикосновения применяют

- изоляцию токоведущих частей;

- ограждения, оболочки, барьеры;

- расположение вне зоны досягаемости.

Дополнительная защита — устройства защитного отключения (УЗО).

Для защиты от косвенного прикосновения применяют: УЗО; нулевые защитные проводники в электроустановках зданий с системой заземления в комплексе с устройствами защиты от сверхтока (предохранителями, автоматическими выключателями).

Главное правило защиты от поражения электрическим током: основные токоведущие части не должны быть доступными, а до­ступные проводящие части не должны быть опасными:

- в нормальных условиях;

- при наличии неисправности.

Требования к защитным мерам в отношении обеспечения безо­пасности в значительной мере зависят от режима нейтрали сети и свя­занных с этим условий, возникающих при однофазных замыканиях.

Наиболее распространенными являются сети и оборудование на ^ — 10 и 0,4 кВ. В первом случае нейтраль изолируется от земли, во втором — имеет место глухое заземление нейтрали.

Рисунок 17 - Прямое (1) и косвенное (2) прикосновения

Глухое заземле­ние нейтрали устраняет опасные последствия перехода ВН на сторону НН. которые могут возникнуть из-за повреждения изоляции между обмотками силового трансформатора или вследствие паде­ния провода ВН на провод НН. Кроме того, глухое заземление ней­трали предотвращает повышение напряжения проводов по отноше­нию к земле сверх 250 В, что необходимо для осуществления пита­ния от этих сетей осветительных электроприемников.

В сетях с изолированной нейтралью напряжением 6—10 кВ обес­печение безопасности при однофазных замыканиях возлагается в основном на заземление. Устройство защитного заземления являет­ся основной защитной мерой и представляет собой преднамеренное соединение с землей металлических частей электроустановки, кото­рые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции сетей или электроприемников. Заземление осуществляется посред­ством металлических электродов (труб, стержней, уголков, полос), располагаемых в земле и имеющих назначение создать электриче­ское соединение с землей. Эти электроды называют заземлителями. их соединение с заземляемыми частями электроустановки осущест­вляется с помощью заземляющих защитных проводников. Совокуп­ность заземлителей и заземляющих проводников представляет со­бой заземляющее устройство.

Исключительно важной защитной мерой служит выравнивание потенциалов в пределах установки или ее отдельных частей. В ряде случаев без выравнивания потенциалов обеспечить безопасность персонала вообще невозможно. Выравнивание потенциалов применяется совместно с системами заземления, зануления и другими за­щитными мерами.

Заземлитель, предназначенный для выравнивания потенциалов, состоит из стальных вертикальных стержней, соединенных гори­зонтальными стальными полосами. Чем меньше расстояния между отдельными элементами заземлителя, тем лучше выравниваются потенциалы земли на занимаемой им площади при однофазных за­мыканиях и тем ниже напряжения шага Uш и прикосновения Unp.

Опыт эксплуатации показывает, что для обеспечения безопасной и безаварийной работы электроустановок наряду с совершенным их исполнением и оснащением средствами защиты необходимо так ор­ганизовать их эксплуатацию, чтобы исключить возможность оши­бок со стороны обслуживающего персонала. Электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несушие конструкции, изоляционные и другие устройства должны быть вы­браны и установлены таким образом, чтобы вызываемые нормаль­ными режимами работы электроустановки усилия, нагрев, электри­ческая дуга или другие сопутствующие ее работе явления не могли привести к повреждению оборудования и возникновению КЗ или замыканий на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу.

Часто встречающимися на практике вариантами включения че­ловека в цепь переменного тока являются следующие:

а) между двумя фазами сети — двухфазное прикосновение, которое относится к наиболее опасным для человека, так как к нему прикла­дывается линейное напряжение U_л, а ток I_h; оказывается не завися­щим от схемы сети, режима ее нейтрали и других факторов, т.е.

,

где R_h — электрическое сопротивление человека;

б) между фазой и землей — однофазное прикосновение, которое хотя и менее опасно, но возникает наиболее часто; при этом в трех­фазной четырехпроводной сети с глухим заземлением нейтрали и ее модификацией (для зданий - это системы TN -C, TN-S, TN-C-S, ТТ)

Сопротивление изоляции проводов относительно земли прини­мается равным нулю.

В сетях с изолированной нейтралью приходится считаться с воз­никновением неотключаемых замыканий на землю. Сами по себе однофазные замыкания в этих сетях опасности поражения не вызы­вают (если соблюдать требования Правил в отношении заземления). Однако за время, которое может пройти до момента их устранения, увеличивается опасность поражения при прикосновении к токове­дущим частям, а также не исключается возможность возникновения второго замыкания на землю в другой фазе той же сети, чему способ­ствует увеличение напряжения неповрежденных фаз по отношению к земле в √3 раз. При двойных замыканиях на заземленных частях могут возникнуть опасные напряжения, являющиеся причиной тя­желых повреждений.

Для своевременного обнаружения однофазных замыканий и предотвращения перехода в двухфазное необходим эффективный контроль изоляции. В сетях с изолированной нейтралью примене­ние зануления не допускается из-за возможности появления недо­пустимых потенциалов на корпусах электроприемников при эксплуатации.

В сетях напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью в ка­честве основной защитной меры применяется зануление корпусов электрооборудования. Наличие заземленной нейтрали дает возмож­ность обеспечить безопасность путем отключения аварийного уча­стка. Это достигается путем соединения корпусов электроприемни­ков с заземленной нейтралью трансформатора. Такое соединение (зануление) создает при всяком замыкании на заземленные части замкнутую металлическую цепь КЗ, отключаемую защитой. В этих сетях нельзя применять заземление электроприемников без соеди­нения их корпусов с нейтралью.

Система зануления может выполнять свои функции только при соблюдении следующих условий:

- необходимо иметь достаточно большое значение тока КЗ для надежного отключения аварийного участка;

- необходимо обеспечить безопасность в течение времени от мо­мента замыкания до срабатывания защиты, а также при обрыве ну­левого провода;

- нельзя допускать установку или замену сгоревших плавких вставок и термореле автоматических выключателей на токи, боль­шие, чем требуется по условиям защиты и пусковым токам;

- защита автоматическими выключателями и предохранителями должна устанавливаться во всех трех фазах.

Следует подчеркнуть, что в сетях до и выше 1 кВ заземления практически не разделяются.

Статистика показывает, что подавляющее число случаев электро­травматизма вызывается нарушениями требований Правил техники безопасности, а не недостатками защитных мер. Во всех случаях основными должны быть мероприятия, предупреждающие опас­ность поражения электрическим током: применение надежного электрооборудования, контроль, поддержание на требуемом уровне изоляции, дисциплина персонала и знание ПТЭ, ПТБ, ПУЭ.