Нормування захисного заземлення. Конструктивне виконання заземлювачей

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель -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. 10) заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования. Они могут быть вынесены за пределы производственной площадки, либо сосредоточены в некоторой ее части.

Рисунок 10 – Функциональная 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 заземлении (см. рис. 11)заземлители располагаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование или внутри ее (по возможности равномерно). Контурное заземление называется еще распределенным.

Рисунок 11 – Функциональная схема контурного заземления.

На рис. 11 пунктирными линиями показаны графикираспределения 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 4 12 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).

44. Захисне відключення (область застосування, принципові схеми, функціонування).

Защитное отключение - это быстродействующая защита, которая обеспечивает автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электротоком. Эта опасность может возникнуть в следующих случаях:

- при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного значения, в частности при замыкании фазы на землю;

- при повышении напряжения в сети вследствие замыкания в трансформаторе;

- при случайном прикосновении человека к токоведущим частям.

Измеренные значения сопротивлений, токов или напряжений используются в качестве управляющих сигналов в устройствах защитного отключения (УЗО).

Защитное отключение рекомендуется применять в качестве дополнительной защитной меры при заземлении (в сетях с изолированной нейтралью) или занулении (в сетях с глухозаземленной нейтралью), а также в качестве основной меры, если безопасность не может быть обеспечена другими способами.

Существует несколько разновидностей УЗО, которые реагируют на:

- потенциал корпуса относительно земли;

- ток замыкания на землю;

- напряжение нулевой последовательности;

- ток нулевой последовательности;

- напряжение фазы относительно земли;

- оперативный ток;

- ток утечки.

На рис. 7 и 8 показаны функциональные схемы наиболее распространенных УЗО. На рис. 7 обозначены: ОК - отключающая катушка; РН - реле напряжения; РТ - реле тока. Принципиальная разница между этими схемами состоит в датчике. В первом случае в качестве его используется реле напряжения, обладающее высоким сопротивлением и пренебрежимо малым потребляемым током. Во втором случае в качестве датчика используется реле тока, обладающее низким сопротивлением. Обе схемы обладают высокой чувствительностью, однако требуют наличия заземлителей. Для снятия напряжения на основном заземлителе (Rз) необходим вспомогательный заземлитель (Rв). Необходимо также, чтобы их поля растекания не пересекались. Эти схемы используются преимущественно для стационарного оборудования.

Рисунок 7 - Функциональные схемы УЗО, реагирующих на потенциал корпуса относительно земли (рис. 7 а) и на ток замыкания на землю (рис. 7 б)

На рис. 8 показана функциональная схема УЗО, реагирующего на ток утечки.

Рисунок 8 - Функциональная схема УЗО, реагирующего на ток утечки

Если разность токов I1 и I2 превышает 40 мА, в сердечнике электромагнита возникает разностный магнитный поток, притягивающий якорь и соединенный с ним нормально разомкнутый контакт реле. Вслед за этим включается катушка ОК и размыкает нормально замкнутые контакты. Таким образом происходит отключение поврежденной части сети. Данная схема не требует наличия заземлителей. Она широко используется в электроустановках как со стационарными так и переносными (электроинструменты) потребителями электроэнергии.

45. Технічні засоби захисту від випадкових дотиків до струмоведучих частин: електричне розділення мереж, електрична ізоляція, блокування, огорожі, застосування малих напруг, подвійна ізоляція.

К данным способам и средствам относятся:

- использование малых напряжений;

- электрическое разделение сетей;

- обеспечение недоступности неизолированных токоведущих частей оборудования;

- двойная изоляция;

- ограждения;

- сигнализация;

- плакаты и знаки безопасности;

- блокировка;

- изолирующие защитные средства.

Малые напряжения используются при работе с ручным электрифицированным инструментом или переносными светильниками, поскольку в этих условиях высока вероятность повреждения изоляции. В помещения без повышенной опасности поражения электротоком применяется напряжение не выше 42 В. В открытых электроустановках или особо опасных помещениях используется напряжение не выше 12 В.

Источниками малых напряжений являются понижающие трансформаторы (см. рис. 15), аккумуляторы, батареи гальванических элементов. Применение автотрансформаторов или реостатов для получения малых напряжений запрещено, так как потребитель энергии электрически связан с сетью высокого напряжения.

С целью исключения перехода высокого напряжения на низкое при пробое изоляции между обмотками понижающего трансформатора располагают заземленный экран.

Рисунок 15 – Схема понижающего трансформатора для однофазных потребителей

Электрическое разделение сетей исключает возможность протекания тока через тело человека и осуществляется с помощью разделительных трансформаторов. Схема разделительного трансформатора для однофазных потребителей аналогична схеме понижающего трансформатора. Отличие заключается в том, что коэффициент трансформации для разделительных трансформаторов равен 1:1.

С помощью разделительного трансформатора небольшая часть сети отделяется от основной части. Токи замыкания на землю и емкостные токи в основной части сети не представляют опасности для человека. Емкостными токами в отделенной части можно пренебречь. Тем самым резко снижается вероятность поражения человека электротоком. Схема разделения сети для трехфазных потребителей приведена на рис. 16.

Рисунок 16 - Схема разделения сети для трехфазных потребителей

Область примененияэлектрического разделения сетей - электроустановки напряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенными требованиями электробезопасности (передвижные электроустановки, ручной электроинструмент).

Обеспечение недоступности неизолированных частей оборудования предполагает расположение токоведущих частей на недосягаемой высоте. При выборе высоты следует учитывать возможность неумышленного прикосновения к токоведущим частям электрооборудования металлическими предметами.

Высота расположения проводов воздушных линий электропередач зависит от величины напряжения и места прохождения линии.

Двойной изоляцией называется совокупность рабочей (основной) и дополнительной изоляции,которая покрывает металлические нетокопроводящие части оборудования или инструмента. Она обеспечивает более надежную защиту, иможет быть использована в любых электроустановках. Примерами могут быть: электрическая дрель в пластмассовом корпусе, монитор, клавиатура и «мышь» компьютера, мультиметр и т. д., см. рис. 17.

Ограждения по конструктивному исполнению бывают сплошными и сетчатыми. В качестве материала используется диэлектрик (древесина, гетинакс, текстолит, оргстекло и т. д.) или сталь, см. рис. 18.

Для исключения возможности одновременного прикосновения человека к корпусам оборудования и металлоконструкциям зданий (батареи, трубы и т. д.) последние закрывают диэлектрическими щитами, выполняющими роль ограждения.

Сигнализация (звуковая и световая) предназначена для предупреждения персонала о наличии или отсутствии напряжения в электроустановках.

Плакаты и знаки безопасности служат для предупреждения об опасности приближения людей к частям электроустановок под напряжением, а также для запрещения пользоваться коммутационными устройствами, которые могут подавать напряжение в момент ремонта, осмотра или профилактики, см. рис. 19.

В зависимости от назначения плакаты и знаки делятся на:

- предупреждающие («Стой – высокое напряжение!», «Не влезай – убьет!» и др.);

- запрещающие («Не включать – работают люди!» и др.);

- предписывающие («Работать здесь!» и др.);

- указательные («Заземлено» и др.).

Блокировка – это устройство, предотвращающее попадание работающих под напряжение в результате ошибочных действий. По принципу действия блокировка подразделяется на электрическую и механическую.

Электрическая блокировка разъединяет цепь питания с помощью блокировочных контактов, например, при снятии кожуха (открывании двери) высоковольтного устройства.

Механическая блокировка препятствует снятию кожуха (открыванию двери), если выключатель не переведен в положение «Выкл».

К изолирующим защитным средствам относятся диэлектрические перчатки, галоши, боты, резиновые коврики, изолирующие и токоизмерительные клещи, изолированные стремянки, изолированные ручки монтерского инструмента, см. рис. 20.