книги / Основы электробезопасности. Мероприятия, обеспечивающие электробезопасность персонала. Первая помощь пострадавшим от электрического тока

дов, рукава и трубы электропроводки, оболочки и опорные конструкции шинопроводов (токопроводов), лотки, короба, струны, тросы и полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с зануленной или заземленной металлической оболочкой или броней), а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;

– металлические оболочки, броню контрольных и силовых кабелей и проводов, рассчитанных на напряжения, не превышающие 50 В переменного и 120 В постоянного тока, проложенные на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т.п., с кабелями и проводами на более высокие напряжения;

–металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников.

–электрооборудование, установленное на движущихся частях станков, машин и механизмов.

При применении в качестве защитной меры автомати-

ческого отключения питания указанные открытые проводя-

щие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания в системе TN и заземлены в системах IT и ТТ.

Не требуется преднамеренно присоединять к нейтрали источника в системе ТN и заземлять в системах IT и ТТ:

–корпуса электрооборудования и аппаратов, установленных на металлических основаниях: конструкциях, распределительных устройствах, щитах, шкафах, станинах станков, машин и механизмов, присоединенных к нейтрали источника питания или заземленных, при обеспечении надежного электрического контакта этих корпусов с основаниями;

–конструкции, перечисленные выше, при обеспечении надежного электрического контакта между этими конструкциями и установленным на них электрооборудованием, присоединенным к защитному проводнику;

31

–съемные или открывающиеся части металлических каркасов камер распределительных устройств, шкафов, ограждений и т.п., если на съемных (открывающихся) частях не установлено электрооборудование или если напряжение установленного электрооборудования не превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока;

–арматуру изоляторов воздушных линий электропередачи и присоединяемые к ней крепежные детали;

– открытые проводящие части электрооборудования

сдвойной изоляцией;

–металлические скобы, закрепы, отрезки труб механической защиты кабелей в местах их прохода через стены

и перекрытия и другие подобные детали электропроводок площадью до 100 см2, в том числе протяжные и ответвительные коробки скрытых электропроводок.

1.2.2.1. Защитное заземление

Защитное заземление – заземление точки или точек системы, или установки, или оборудования, выполняемое в целях электробезопасности. Для обеспечения защитного заземления металлические нетоковедущие части, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т.п.), преднамеренно электрически соединяют с землей или ее эквивалентом. Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т.п.

Назначение защитного заземления – устранение опасно-

сти поражения человека электрическим током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением (напряжение прикосновения) вследствие замыкания на корпус или по другим причинам.

32

Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления и заземления молниезащиты.

Рабочее заземление – преднамеренное соединение с землей отдельных точек электрической цепи, например нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугогасящих аппаратов, реакторов поперечной компенсации в дальних линиях электропередачи, а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных режимах и выполняется непосредственно (т.е. путем соединения проводником заземляемых частей с заземлителем) или через специальные аппараты – пробивные предохранители, разрядники, резисторы и т.п. Согласно ПУЭ рабочее (функциональное) заземление – это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки, не в целях электробезопасности.

Заземление молниезащиты – преднамеренное соедине-

ние с землей молниеприемников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю.

Принцип действия защитного заземления – снижение до допустимых значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус или другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов (об этом речь пойдет далее) основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования). По сути, принцип действия защитного заземления заключается в создании параллельного соединения человек – заземлитель, при котором, ввиду малого сопротивления последнего, ток, про-

33

ходящий через тело человека, снижается до допустимых значений.

Области применения защитного заземления:

– сети напряжением до 1000 В переменного тока: трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью (рис. 3, а); однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а также постоянного тока двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока;

а

б

Рис. 3. Принципиальные схемы защитного заземления в сетях трехфазного тока: а – в сети с изолированной нейтралью до и выше 1000 В; б – в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В; 1 – заземленное оборудование; 2 – заземлитель защитного заземления; 3 – заземлитель рабочего заземления; r0, rз – сопротивления рабочего

и защитного заземлений соответственно

34

– сети напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной, средней точки обмоток источников тока (см. рис. 3, а, б).

Типы заземляющих устройств

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя (проводников (электродов), соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей) и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное (групповое).

Выносное заземляющее устройство (рис. 4) характери-

зуется тем, что его заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки, поэтому выносное заземляющее устройство называют также сосредоточенным.

Рис. 4. Выносное заземляющее устройство: 1 – заземлитель; 2 – заземляющие проводники (магистрали); 3 – заземляемое оборудование

Существенный недостаток выносного заземляющего устройства – отдаленность заземлителя от защищаемого обо-

35

рудования, вследствие чего на всей или на части защищаемой территории коэффициент напряжения прикосновения α1 = 1.

В связи с этим заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого напряжения прикосновения Uпр.доп (с учетом коэффициента напряжения прикосновения α2, зависящего от падения напряжения в сопротивлении растеканию тока в основании, на котором стоит человек):

Кроме того, при большом расстоянии до заземлителя может значительно возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом за счет сопротивления соединительного, т.е. заземляющего, проводника.

Достоинством выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.п.).

Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнуть при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории; при высоком сопротивлении земли на данной территории (например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой территории мест со значительно лучшей проводимостью земли; при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования (например, в горных выработках) и т.п.

Контурное заземляющее устройство (иногда его назы-

вают групповым) характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды распределяются на

36

площадке по возможности равномерно, поэтому контурное заземляющее устройство называется также распределенным.

Безопасность при распределенном заземляющем устройстве может быть обеспечена не только уменьшением потенциала заземлителя, но и выравниванием потенциала на защищаемой территории до такого значения, при котором максимальные напряжения прикосновения и шага не превышают допустимых. Это достигается путем соответствующего размещения одиночных заземлителей на защищаемой территории.

В качестве примера на рис. 5 показано распределение потенциала в момент замыкания фазы на заземленный корпус на открытой распределительной подстанции, имеющей контурное заземление. Как видно из рисунка, изменение потенциала в пределах площадки, на которой размещены электроды заземлителя, происходит плавно; при этом напряжение прикосновения Uпр и напряжение шага Uш имеют небольшие значения в сравнении с потенциалом заземлителя ϕз. Однако за пределами контура по его краям наблюдается крутой спад ϕ.

Рис. 5. Контурное заземляющее устройство: Uпр, Uш – напряжения прикосновения и шага; φз – потенциал заземлителя; Iз – ток, стекающий в землю через заземлитель; Rз – сопротивление заземлителя растеканию тока

37

1.2.2.2. Выполнение заземляющих устройств

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле токопроводящие предметы иного назначения.

Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды.

В качестве вертикальных электродов используют оцинкованную и неоцинкованную сталь: стальные трубы диаметром 5–6 см с толщиной стенки не менее 2–3,5 мм или угловую сталь с толщиной полок не менее 4 мм (обычно это угловая сталь размером от 40 × 40 до 60 × 60 мм), площадью поперечного сечения не менее 100 мм2, отрезками длиной 2,5–3,0 м. Широко применяется также прутковая сталь диаметром не менее 12 мм, длиной до 10 м и более.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют полосовую сталь сечением не менее 4 × 12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм. В последнее время в качестве заземлителей и заземляющих проводников применяют также медь круглого, прямоугольного сечения или в виде трубы или многопроволочного каната. Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле, приведены в табл. 2.

Электроды размещают в соответствии с проектом. Ввиду резкого возрастания сопротивления грунта заземлители не следует размещать вблизи горячих трубопроводов и других объектов, вызывающих высыхание почвы, а также в местах, где возможна пропитка грунта нефтью, маслами и т.п.

В условиях усиленной коррозии заземлителей необходимо применять электроды увеличенного сечения либо оцинкованные или омедненные. В некоторых (довольно ред-

38

ких) случаях целесообразно выполнить электрическую защиту заземлителей от коррозии.

Таблица 2

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников

Для установки вертикальных заземлителей предварительно роется траншея глубиной 0,7–0,8 м, затем трубы или уголки заглубляют ударным способом (копрами, гидропрес-

39

сами и т.п.) (рис. 6). Стальные стержни диаметром 12–16 мм длиной 4,0–4,5 м ввертывают в землю с помощью специальных приспособлений, а более длинные заглубляют вибраторами.

Рис. 6. Установка стержневого электрода

Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой с помощью сварки. При этом полосу устанавливают на ребро, поскольку в таком положении ее удобнее приварить к вертикальным электродам.

В качестве естественных заземлителей могут использо-

ваться:

1)металлические и железобетонные конструкции зданий

исооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;

2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле;

40