Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

9.3. Защитное заземление, зануление и защитное отключение.

А. Защитное заземление.

Как уже говорилось выше, поражение человека электрическим током возможно не только при случайном прикосновении к токоведущим частям, но и при прикосновении к металлическим конструктивным частям электрооборудования (корпуса, кожухи, конструкции, оболочки и т.п.), на которых появилось напряженно относительно земли в результате повреждения изоляции.

Одной из защитных мер от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям является защитное заземление или зануление.

Защитным заземлением называется преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Заземлителем называется один или несколько металлических электродов (например, стальных стержней, труб, полос и др.), находящихся в соприкосновении с землей.

Заземляющее устройство - это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

При замыканиях токоведущей части электроустановки (провод, обмотка и др) на землю или на заземленный корпус на заземляющем устройстве возникает напряжение относительно земли, обусловленное протеканием (стенанием) тока с заземлителя.

Напряжением относительно земли при замыкании на землю или на корпус называется напряжение между этим корпусом и зоной нулевого потенциала, расположенной на расстоянии 20 м и более от места замыкания на землю.

Сопротивление заземляющего устройства определяется как отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Рассмотрим действие защитного заземления в сети с изолированной нейтралью. Если, например, корпус электродвигателя, аппарата, оболочка кабеля не имеют надежного соединения с землей и в результате повреждения их изоляции корпус получит контакт с токоведущей частью, то прикосновение к такому корпусу человека, не изолированного от земли, будет так же опасно, как прикосновение к самой токоведущей части, т. е. будет иметь место однофазное включение человека в сеть. Иначе будет, если корпус электрооборудования надежно заземлен. При замыкании на корпус в сети возникает однофазное замыкание на землю. Как мы уже видели, вследствие относительно небольшого значения тока, протекающего в землю, максимальная токовая защита автоматически не отключит установку, которая будет продолжать работать в этом аварийном режиме. Но теперь при протекании через корпус тока замыкания на землю между корпусом и землей появится напряжение относительно земли, равное U_з= I_зR_з (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Замыкание на корпус электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью источника питания

Человек, стоящий на земле и касающийся рукой этого корпуса, окажется под напряжением прикосновения, которое будет зависеть от потенциала второй точки цепи, в которой находятся его ноги, а также от электрической проводимости обуви (сопротивления обуви). Поскольку в момент прикосновения рукой к корпусу, находящемуся под напряжением относительно земли, ноги человека не обязательно будут находиться на земле, в зоне нулевого потенциала, а также если учесть сопротивление обуви как последовательного участка цепи, то напряжение прикосновения будет меньше напряжения относительно земли. Это соотношение может быть выражено формулой U_пр=U_зk, где k - коэффициент напряжения прикосновения, меньщий единицы, который зависит главным образом от места расположения ног относительно корпуса электрооборудования оказавшегося под напряжением, а также проводимости пола и обуви.

Таким образом, напряжение заземленного корпуса относительно земли, а следовательно, и напряжение прикосновения U_пр зависят от сопротивления заземляющего устройства R₃. Чем меньше сопротивление заземляющего устройства, тем меньше напряжение прикосновения, а следовательно, и ток, проходящий через человека. На рис. 9.8, а приведен примерный график изменения потенциалов в различных точках на поверхности почвы в зоне растекания тока при замыкании на землю. Из графика видно, что наибольшее напряжение относительно земли (точки с нулевым потенциалом, находящейся вне зоны растекания тока) будет в месте замыкания тока на землю. По мере удаления от заземлителя это напряжение убывает.

Рис. 9.8. График изменения напряжения относительно земли на различных расстояниях от заземлителя при замыкании тока на землю:

а - напряжение относительно земли; б- напряжение шага

На рис. 9.8, б показано, что на поверхности земли между любыми двумя точками, находящимися от заземлителя на разных расстояниях, также имеется напряжение. Если рассматривать это напряжение между точками поверхности на расстоянии шага, то его значение называется напряжением шага. Напряжение шага имеет большее значение вблизи заземлителя и убывает по мере удаления от него.

ПУЭ предписывают, чтобы в качестве защитной меры от воздействия напряжения прикосновения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных электроустановках при сетях с изолированной нейтралью все металлические нетоковедущие части электро-оборудования при номинальном переменном напряжении выше 42 В и постоянном 110 В, а также конструкции механического и технологического оборудования были присоединены к заземляющему устройству. При напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока защитное заземление требуется во всех электроустановках. Заземление электроустановок не требуется при переменных напряжениях 42 В и ниже и постоянных 110 В и ниже во всех случаях, за исключением взрывоопасных установок. Во взрывоопасных зонах заземлению подлежит электрооборудование всех напряжений.