Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

ТЕМА 3 Мероприятия обеспечивающие безопасность работ в действующих электроустановках ЛЕКЦИЯ 10 Защитное заземление ЭУ

Учебные цели 1. Знать назначение и принцип действия защитного заземления. 2. Знать типы, состав, достоинства и недостатки заземляющих устройств.

Учебные вопросы Введение 1. Назначение, состав и принцип действия защитного заземления. 2. Типы, состав, достоинства и недостатки заземляющих устройств. 3. Конструкция заземляющих устройств. Заключение

Литература 1.Правила устройства электроустановок (ПУЭ). – М.: Омега – Л, – 268с. 2.Правила безопасности при эксплуатации ЭУ. – М.: ИНФА – М, – 154с. 3.Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве. – М: НЦ ЭНАС, с. 4.Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в ЭУ. – Новосибирск: Сибирский унив., с.

5.Хорольский В.Я, Таранов В.Н, Привалов Е.Е. Электробезопасность в сельском хозяйстве. Ставрополь: СтГАУ «АГРУС», – 131с. 6.Привалов Е.Е, Башкатов А.В., Попов А.Н.. Электробезопасность. – Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС», – 81с. 7.Привалов Е. Е. Электробезопасность. Часть1. Защитное заземление. Ставрополь: СтГАУ Изд-во «АГРУС», – 30с. 8.Раздорожный А. А. Охрана труда и производственная безопасность: учебно - методическое пособие. – М: Экз., с.

Введение Защитное заземление (PE – проводник) - заземление в целях электробезопасности. Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение частей ЭУ с землей, которые могут оказаться под напряжением вследствие к. з. на корпус и по другим причинам. Рабочее заземление (N – проводник) - заземление точек токоведущих частей, выполняемое для обеспечения работы ЭУ (не в целях электробезопасности).

Проводники защитного заземления имеют обозначения буквенное РЕ и цветовое (чередующиеся продольные или поперечные полосы желтого и зеленого цветов). Сеть с системой ТТ - система, в которой нейтраль источника питания (ИП) глухо заземлена, а открытые проводящие части ЭУ заземлены при помощи ЗУ, электрически независимого от нейтрали ИП (рисунок 1).

Рисунок 1 - Система ТТ переменного тока. Открытые проводящие части ЭУ заземлены: 1 - заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 - открытые проводящие части; 3 - заземлитель открытых проводящих частей ЭУ.

1. Назначение, состав и принцип действия защитного заземления Назначение защитного заземления (ЗЗ) - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу ЭУ (под напряжением при к. з. на корпус). Рабочее заземление (РЗ) - преднамеренное соединение с землей отдельных точек цепи. РЗ обеспечивает работу ЭУ в нормальных (аварийных) режимах через пробивные предохранители, разрядники и резисторы.

Принцип действия ЗЗ основан на снижении до безопасных значений напряжений U ПР и U Ш при к. з. на корпус 1 (рисунок 2). Достигается уменьшением потенциала заземленного приемника 1 (сопротивление r З ) и выравниванием потенциалов основания и заземленного приемника 1 (подъем потенциала основания до значения, близкого к значению потенциала заземленной ЭУ).

аб Рисунок 2 - Принципиальные схемы защитного заземления в сетях с системами IT и TT:

а - сеть с изолированной нейтралью до 1кВ; б - сеть с заземленной нейтралью выше 1кВ; 1 – заземленная ЭУ; 2 – заземление через PE – проводник; 3 - заземление через N – проводник; r О и r З - сопротивления рабочего и защитного заземлений; Z 1, Z 2, Z 3 - полные сопротивления проводов сети. Вывод. Если человек коснется корпуса ЭУ (электрической машины), то ток к. з. фазы 3 сетей IT и TT протекает через сопротивления r З и не оказывает на человека опасного поражающего действия.

В сети с системой TN нейтраль соединена с заземлителем через N – проводник. Искусственный заземлитель (заземление нейтрали) расположен вблизи ИП. Для внутрицеховых подстанций допускается располагать заземлитель около стены здания. Во всех случаях принимают меры по обеспечению непрерывности цепи заземления и защите заземляющего проводника от механических повреждений.

2. Типы, состав, достоинства и недостатки заземляющих устройств Применяют общее ЗУ, которое должно удовлетворять всем требованиям ЭУ, предъявляемым к заземлению: защиты людей от поражения током при повреждении изоляции, условиям режимов работы сетей, защиты ЭУ от перенапряжения в течение всего периода эксплуатации. ЗУ - совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части ЭУ с заземлителем.

Два типа ЗУ -выносное и контурное. Выносное заземляющее устройство (ВЗУ): или сосредоточенное: заземлитель 1 вынесен за пределы площадки 3, где размещено заземляемая ЭУ, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому его называют также (рисунок 3). Недостаток - отдаленность заземлителя от защищаемой ЭУ и на всей (части) территории коэффициент прикосновения α 1 = 1.

Рисунок 3 - Выносное (сосредоточенное) заземляющее устройство: 1 - заземлитель; 2 - заземляющие проводники (магистрали); 3 - заземляемое электрооборудование.

ВЗУ применяют при малых токах к. з. на землю (в ЭУ до 1кВ). Потенциал заземлителя не более допустимого напряжения U ПР ДОП. Необходимо учитывать коэффициент напряжения прикосновения α 2 (падение напряжения в сопротивлении основания, на котором стоит человек): (1) При большом расстоянии до заземлителя растет сопротивление ВЗУ за счет сопротивления заземляющего проводника.

Достоинство. Возможность выбора места размещения электродов ВЗУ с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое). Необходимость ВЗУ возникает, если невозможно по каким-либо причинам: 1. Разместить заземлитель на защищаемой территории ЭУ. 2. При высоком сопротивлении земли на территории и наличии вне её мест со значительно лучшей проводимостью земли. 3. При рассредоточенном расположении заземляемого электрооборудования.

Контурное заземляющее устройство (КЗУ) (распределенное) - электроды равномерно размещены по контуру территории ЭУ. Безопасность обеспечивается уменьшением потенциала заземлителя и выравниванием потенциалов на защищаемой территории ЭУ (максимальные напряжения U ПР и U Ш не превышают допустимых значений). План КЗУ и распределение потенциалов в момент к. з. фазы на заземленный корпус в открытой ЭУ (рисунок 4).

Рисунок 4 – Контурное заземляющее устройство

Изменение потенциала в пределах площадки с электродами КЗУ происходит плавно. Напряжения прикосновения U ПР и шага U Ш имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом заземлителя φ 3. За пределами контура происходит крутой спад потенциальной кривой, что делает опасным напряжение шага на участке за КЗУ.

3.Конструкция заземляющих устройств В ЭУ применяют искусственные (только для заземления) и естественные (металлические предметы в земле) заземлители. Для вертикальных искусственных заземлителей роют траншею глубиной 0,8м, затем трубы (уголки) заглубляют копрами, гидропрессами (рисунок 5). Стальные стержни диаметром 10мм и длиной 4м ввертывают в землю. Верхние концы электродов приваривают к стальной полосе, установленной на ребро.

Рисунок 5 - Стержневой электрод в траншее

Естественные заземлители ЭУ в земле: 1. Металлические и железобетонные конструкции зданий. 2. Трубы водопровода. 3. Обсадные трубы буровых скважин. 4. Металлические водоводы. 5. Рельсы неэлектрифицированных железных дорог. 6. Оболочки бронированных кабелей (кроме алюминиевых оболочек). Искусственные заземлители бывают из стали или меди и не имеют окраски.

Расчет защитного заземления. Цель: определить параметры ЗЗ: количество, размеры и порядок размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, чтобы напряжения U ПР и U Ш при к. з. фазы на заземленный корпус ЭУ не превышали допустимых значений. В однородной земле учитывают сопротивление верхнего слоя, обусловленное высыханием грунта. Расчет основан на определении коэффициентов проводимости заземлителя.

Сопротивление ЗУ в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом при линейных напряжениях 660, 380 и 220В. Сопротивление ЗУ (рядом с нейтралью ИП) должно быть не более 15, 30 и 60 Ом при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В. Заземляющий проводник в ЭУ до 1кВ, должен иметь сечение не менее: медный - 10мм 2, алюминиевый - 16мм 2, стальной - 75мм 2.

У мест ввода ЗУ в здания должен быть опознавательный знак: Выводы. Безопасность при КЗУ обеспечивают уменьшением потенциала заземлителя и выравниванием потенциалов на территории ЭУ до требуемого значения (максимальные напряжения U ПР и U Ш не превышали допустимых величин). Достигается путем оптимального размещения одиночных заземлителей на территории ЭУ.