Застосування наднизького (малого) напруги для захисту від прямого та непрямого дотиків
Наднизьке (мале) напруга (СНН) - напруга, що не перевищує 50 В змінного і 120 В постійного струму.
Мале напруга в електроустановках до 1 кВ застосовується для захисту від ураження електричним струмом при прямому чи непрямому дотику в поєднанні із захисним електричним поділом ланцюгів або в поєднанні з автоматичним відключенням живлення.
Малі напруги застосовуються для живлення ручного електрифікованого інструменту та переносних ламп (світильників) в будь-яких приміщеннях, а також поза приміщеннями. Крім того, вони застосовуються в приміщеннях з підвищеною небезпекою і особливо небезпечних для живлення світильників місцевого стаціонарного освітлення, якщо вони розміщені над підлогою на висоті не менше 2,5 м.
Як джерела живлення ланцюгів СНН застосовується безпечний розділовий трансформатор або інше джерело СНН, що забезпечує рівноцінну ступінь небезпеки (батареї гальванічних елементів, акумуляторів, випрямні, перетворюючі установки, що знижують трансформатори).
Безпечний розділовий трансформатор - розділовий трансформатор, призначений для живлення ланцюгів наднизькою напругою (первинна обмотка якого відокремлена від вторинної обмотки за допомогою захисного електричного поділу кіл).
Ланцюги СНН, як правило, прокладаються окремо від ланцюгів більш високих напруг і захисних провідників, або відокремлюються від них заземленим металевим екраном (оболонкою), або полягають в оболонку, додатково до основної ізоляції.
Вилки і розетки штепсельних з'єднань в ланцюгах СНН відрізняються від вилок і розеток на іншу напругу. Штепсельні розетки повинні бути без захисного контакту.
При значеннях СНН вище 25 В змінного і 60 В постійного струму додатково до застосування поділу ланцюгів повинна також бути виконана захист від прямого дотику за допомогою огорож або оболонок або ізоляції з випробувальним напругою 500 В змінного струму протягом 1 хв.
При застосуванні СНН в поєднанні з електричним поділом ланцюгів - відкриті провідні частини СНН не повинні бути навмисно приєднуватися до заземлювача, захисних провідників або до відкритих провідних частин інших кіл.
При застосуванні СНН в поєднанні з автоматичним відключенням живлення один з висновків джерела малої напруги і його корпус повинні бути приєднані до захисного провідника ланцюга, що живить джерело.
Схеми застосування СНН наведені на рис. 4.1
Рис.4.1. Застосування СНН в поєднанні з електричним поділом ланцюгів (а) і в поєднанні з автоматичним відключенням живлення.
Тр - однофазний розділовий понижуючий трансформатор
АВ - автоматичний вимикач
УЗО - пристрій захисного відключення.
Заходи захисту у разі непрямого дотику
Важливим заходом, що забезпечує електробезпека обслуговуючого електроустановки персоналу, є захисне заземлення або занулення металевих неструмоведучих (конструктивних) частин електроустановок та електрообладнання, нормально не знаходяться під напругою, але можуть опинитися під напругою щодо землі в аварійних режимах (в разі пошкодження ізоляції).
Заземленням називається навмисне електричне з'єднання будь-якої точки мережі, електроустановки чи обладнання з заземлювальним пристроєм.
Заземлення поділяється на:
Навмисне електричне з'єднання з землею або з пристроєм, що заземлює неструмоведучих частин, які можуть опинитися під напругою внаслідок замикання на корпус і з інших причин називається захисним заземленням.
Захисне заземлення слід відрізнити від робочого заземлення і від заземлення блискавкозахисту.
Робоча заземлення - навмисне з'єднання з землею окремих точок електричного кола (нейтральних точок джерел електричного струму - генераторів, трансформаторів, реакторів і т.п.), а також фази при використанні землі як фазного або зворотний провід. Робоча заземлення призначене для забезпечення режиму роботи електроустановки в нормальних або аварійних умовах, і здійснюється з'єднанням провідником заземлюючих частин з заземлюючим пристрій безпосередньо або через спеціальні апарати - резистори, розрядники і т.п.
Заземлення блискавкозахисту - навмисне з'єднання з землею блискавкоприймача і розрядників з метою відведення від них струмів блискавки в землю.
ПУЕ дають наступні основні визначення щодо заземлений:
Робочим заземленням називається заземлення точки чи точок струмоведучих частин електроустановки, що виконується для забезпечення роботи електроустановки (для забезпечення належної роботи установки в нормальних і аварійних режимах).
Робоча заземлення може здійснюватися безпосередньо або через спеціальні апарати (опору, розрядники, реактори і ін.)
Захисним занулением в електроустановках напругою до 1 кВ називається навмисне з'єднання відкритих провідних частин з глухозаземленою нейтраллю генератора або трансформатора в мережах трифазного струму, з глухозаземленим виводом джерела однофазного струму, з заземленою точкою джерела в мережах постійного струму, яке виконує в цілях електробезпеки.
Нульовий захисний провідник - захисний провідник в електроустановках до 1 кВ, призначений для приєднання відкритих провідних частин до глухозаземленной нейтралі джерела живлення.
Нульовий робочий (нейтральний) провідник (N) - провідник в електроустановках до 1 кВ, призначений для живлення електроприймачів і з'єднаний з глухозаземленою нейтраллю генератора або трансформатора в мережах трифазного струму, з глухозаземленим виводом джерела однофазного струму.
Заземлюючих пристроїв - сукупність заземлювача і заземлюючих провідників.
Заземлювальний провідник - провідник, який з'єднує заземлювальну точку з заземлювачем.
Заземлювач - провідна частина або сукупність з'єднаних між собою провідних частин, що знаходяться в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне провідне середовище.
Напруга на заземлювальному пристрої - напруга, що виникає при стікання струму із заземлювача в землю між точкою введення струму в заземлювач і зоною нульового потенціалу.
Опір заземлювального пристрою - відношення напруги на заземлювальному пристрої до струму, який стікає із заземлювача в землю.
Залежно від місця розміщення заземлювача щодо заземлюється обладнання розрізняють 2 типу заземлюючих пристроїв: виносне і контурне.
Виносне заземлюючих пристроїв характеризується тим, що заземлювач його винесено за межі майданчика, на якій розміщено заземлюючих обладнання, або зосереджений на деякій частині цього майданчика. Істотний недолік виносного заземлювального пристрою - віддаленість заземлювача від обладнання, яке підлягає, внаслідок чого на всій площі території, що захищається коефіцієнт дотику
Контурне заземлюючих пристроїв характеризується тим, що електроди заземлювача розміщуються по контуру (периметру), а також у середині майданчика, де розміщено заземлюючих обладнання. Зазвичай заземлюючі електроди розміщують на майданчику рівномірно, тому ще таке заземлюючих пристроїв називають поширеним.
Розрізняють заземлювачі штучні і природні.
Для штучних заземлювачів застосовують зазвичай вертикальні і горизонтальні сталеві електроди.
В якості вертикальних електродів використовують сталеві труби (діаметром 50-60 мм) або кутову сталь (зазвичай від 40х40 до 60х60 мм) відрізками 2,5-3,0 м. Застосовується також пруткова сталь діаметром не менше 10 мм, довжиною до 10 м.
Для зв'язку вертикальних електродів і в якості горизонтальних електродів застосовують смугову сталь перетином не менше 4х12 мм і сталь круглого перетину діаметром не менше 6 мм.
Як горизонтальних заземлювачів можуть використовуватися прокладені в землі водопровідні та ін. Металеві труби (за винятком трубопроводів з горючими рідинами і газами), обсадні труби артезіанських колодязів, свердловин і т.п .; металеві та ж / б конструкції будівель і споруд, що мають з'єднання з землею; оболонки електричних кабелів, прокладених в землі.
Як природні заземлювачі розподільних пристроїв (РУ) рекомендується використовувати заземлювачі опор ПЛ, з'єднані грозозахисними тросами ліній з заземлювальним пристроєм РУ.
Недоліками природних заземлювачів є доступність деяких з них не електротехнічного персоналу та можливість порушення безперервності з'єднання протяжних заземлювачів.
При влаштуванні заземлювачів в погано проводять грунтах (коли неможливо досягти необхідного опору розтікання) вдаються до спеціальних заходів, зокрема, застосовують глибинні заземлювачі, виробляють укладання навколо електродів грунту з підвищеною провідністю, здійснюють спеціальну обробку грунту, а також здійснюють винесення заземлювального пристрою в місці з добре проводять грунтом.
В якості заземлюючих провідників, призначених для з'єднання заземлюючих частин з заземлювачами, застосовують, як правило, смугову сталь і сталь круглого перетину. У всіх випадках переріз заземлювальних провідників в електроустановках понад 1000 В з ефективно заземленою нейтраллю визначається їх термічною стійкістю при проходженні по ним струмів однофазного замикання на землю. У мережах до і вище 1000 В з ізольованою нейтраллю заземлювальні провідники повинні мати провідність не менше 1/3 провідності фазних проводів.
Прокладка заземлюючих провідників проводиться відкрито по конструкціях будівель. Магістралі заземлення і відгалуження від них повинні бути доступні для омсотра.
У зовнішніх електроустановках заземлювальні провідники допускається прокладати в землі.
Приєднання заземлюється обладнання до магістралі заземлення здійснюється за допомогою окремих провідників. Послідовне включення заземлюється обладнання не допускається.
Захисного заземлення підлягають металеві неструмоведучих частини електрообладнання, які внаслідок несправності ізоляції та інших причин можуть опинитися під напругою і до яких можливий дотик людей.
Рис.4.2. Схема приєднання заземлюючих об'єктів до заземлювальної магістралі.
1 - заземлювальна магістраль;
2 - заземлюючих обладнання;
3 - провідник - відгалуження від заземляющей магістралі
Заземляющие і нульові захисні провідники, а також заземлювачі, які є приналежністю 2-х електричних мереж, що живляться від окремих трансформаторів (один з ізольованою нейтраллю, інший - з глухозаземленою), можуть бути загальними при будь-яких напругах установок. При цьому системи заземлення та занулення працюють незалежно один від одного, хоча аварійні струми їх протікають по одним і тим же захисних провідників і загальним заземлителю.
Щоб уникнути винесення потенціалу не допускається живлення електроприймачів, що знаходяться за межами контуру заземлення електроустановок напругою вище 1000 В мережі з ефективно заземленою нейтраллю, від обмоток до 1000 В з заземленою нейтраллю трансформаторів, які перебувають в межах контуру заземлення пристрою.
Заземлення служить для перетворення замикання на корпус в замикання на землю з метою зниження напруги на корпусі щодо землі до безпечної величини.
Тому основним призначенням захисного заземлення є:
усунення небезпеки поразки електричним струмом в разі дотику до корпусу або іншим нетоковедущим металевих частин електроустановки, що опинилися під напругою за рахунок зниження до безпечних значень напруги дотику обумовленого замиканням на корпус.
Захисне заземлення застосовують в 3хх фазних мережах до 1 кВ з ізольованою нейтраллю і в мережах вище 1 кВ з будь-яким режимом нейтралі. Принципова схема захисного заземлення представлена на рис. 4.3.
Мал. 4.3. Принципові схеми захисного заземлення
(А) в мережі з ізольованою нейтраллю і
(Б) в мережі з заземленою нейтраллю.
1 - корпусу захисного обладнання;
2 - заземлювач захисного заземлення;
3 - заземлювач робочого заземлення нейтралі джерела струму;
Rз і Ro - опору захисного і робочого заземлень.
Принцип дії захисного заземлення заснований на зниженні напруги між корпусом, які виявилися під напругою, і землею до безпечної величини.
Пояснимо це на прикладі мережі до 1 кВ з ізольованою нейтраллю.
Якщо корпус електрообладнання не заземлений і він виявився в контакті з фазою, то дотик до такого корпусу людини рівносильно дотику до фазного проводу. У цьому випадку струм, що проходить через людину, можна визначити за формулою:
При малому опорі взуття, статі та ізоляції проводів відносно землі цей струм може досягати небезпечних значень.
Якщо ж корпус заземлений, то струм, що проходить через людину при Rоб = Rn = 0, можна визначити з наступного виразу:
Цей вислів отримано наступним шляхом:
з заземленого корпусу (рис. 4.4) струм стікає в землю через заземлювач (Iз) і через людину (Ih). Загальний струм визначається виразом:
