Плакаты и знаки безопасности » Школа для электрика: электротехника и электроника

Анализ опасности прикосновения к токоведущим частям

Проведем анализ опасности прикосновения человека к токоведущим частям в трехфазных электрических сетях для различных условий их работы.

Изобразим схематически прикосновение человека к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети

Рисунок 1. Схема прикосновения человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети

Обобщенная схема замещения прикосновения человека будет выглядеть следующим образом

Рисунок 2. Обобщенная схема замещения прикосновения человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети

где UА, UВ, UС – фазные напряжения сети; YА, YB, YC, YN – проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли; YН – проводимость нейтрали источника питания относительно земли; Yh – проводимость тока через тело человека.

Представим схему замещения в следующем виде

Рисунок 3. Обобщенная схема замещения прикосновения человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети после преобразования

Воспользовавшись известными методами расчета электрических цепей, определим выражение для тока, проходящего через тело человека.

В общем случае, ток, проходящий через тело человека, будет определяться по формуле

где: a – фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз.

Рассмотрим прикосновение человека к фазе наиболее распространенных типов трехфазных сетей: четырехпроводной с глухозаземленной нейтралью и трехпроводной с изолированной нейтралью.

Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью

В соответствии с ПУЭ сопротивление заземления нейтрали не должно превышать 10 Ом.

Рисунок 4. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью в нормальном режиме

В нормальном режиме проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с YН имеют малые значения и с некоторым допущением могут быть приравнены к нулю, т. е.

В этом случае уравнение (1) значительно упростится

В действующей форме ток, проходящий через тело человека, будет определяться по формуле

где RН – сопротивление заземления нейтрали; Rh – сопротивление тела человека.

Без большой ошибки в выражении (2) можно пренебречь значением RН (так как оно на много меньше Rh), и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением UФ, а ток, проходящий через него, равен частному от деления UФ на Rh.

Из уравнения (2) вытекает еще один вывод – ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы, практически не зависит от сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли, если сохраняется условие, что полные проводимости проводов относительно земли весьма малы, по сравнению с проводимостью заземления нейтрали.

Этот вывод иллюстрируется кривыми 1 и 2 на рисунке 5.

Рисунок 5. Изменение тока, проходящего через человека, при прикосновении к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью 380/220 В и трехпроводной с изолированной нейтралью 380 В в период нормальной их работы: а – в зависимости от изменения сопротивления изоляции проводов относительно земли при условии, что RA = RB = RC = RN = R и CA = CB = CC = CN = 0; б – в зависимости от изменения емкости проводов относительно земли при условии, что CA = CB = CC = CN = C и RA = RB = RC = RN = ∞; 1 – четырехпроводная сеть с заземленной нейтралью; 2 – трехпроводная сеть с изолированной нейтралью.

В аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фаза С, замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление RЗ, схема прикосновения человека к фазе А будет выглядеть следующим образом

Рисунок 6. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью в аварийном режиме

Рисунок 7. Схема замещения прикосновения человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью в аварийном режиме

а уравнение (1) примет следующий вид

Здесь мы также приняли, что YА, YВ, YС и YN малы по сравнению с другими проводимостями схемы замещения, и приравняли их нулю.

В действующей форме ток, проходящий через тело человека, будет определяться по формуле

где RЗ – сопротивление фазы на землю при замыкании.

Рассмотрим два характерных случая.

1. Если принять, что сопротивление замыкания провода на землю RЗ равно нулю, то уравнение (3) примет вид:

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали RН, то

т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.

Однако в практических условиях сопротивления RЗ и RН всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного.

Таким образом, прикосновение человека к исправному фазному проводу сети с заземленной нейтралью в аварийный период более опасно, чем при нормальном режиме.

Трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью

При нормальном режиме работы рассматриваемой сети ток Ih в период прикосновения человека к одной из фаз, например фазе А (рис. 8), определяется уравнением (1), в котором надо принять YН = YN = 0.

Рисунок 8. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме

Рисунок 9. Схема замещения прикосновения человека к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме

В результате получим следующее выражение для тока протекающего через тело человека

При равенстве сопротивлений изоляции и емкостей проводов относительно земли, т. е. при YА = YВ = YС = Y выражение (4) будет иметь вид

где Z – полное сопротивление фазных проводов относительно земли.

Если пренебречь емкостью фазных проводов, что может иметь место в коротких сетях воздушных линий электропередачи, то действующее значение тока через человека будет определяться по выражению

где R – активное сопротивление изоляции фаз относительно земли.

Анализ выражения (5) показывает, что в сетях с изолированной нейтралью опасность для человека, прикоснувшегося к одному из фазных проводов в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления проводов относительно земли, с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

Если сравнить выражение (5) с выражением (2), то можно увидеть, что прикосновение к фазному проводу в сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с глухозаземленной нейтралью для нормального режима работы сетей. Этот вывод иллюстрируется кривыми на рисунке 5.

При аварийном режиме работы сети (рис. 10), когда возникло замыкание фазы (например, фазы С) на землю через малое активное сопротивление RЗ, проводимости двух других фаз можно принять равными нулю. Тогда, подставив в уравнение (1) YС = YЗ, YA = YB = 0, получим ток, протекающий через человека

Рисунок 10. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме

Рисунок 11. Схема замещения прикосновения человека к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме

Произведя соответствующие преобразования и имея в виду, что

получим выражение для тока в действительной форме,

В действительных условиях RЗ всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью, будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения сети.

Таким образом, этот случай прикосновения во много раз опаснее прикосновения к той же фазе сети при нормальном режиме работы. Если сравнить выражения (3) и (6), то можно сделать вывод, что прикосновение к исправной фазе сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме является также более опасным, чем прикосновение к здоровой фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме, при условии, что RН мало по сравнению с RЗ.

[Назад]      [Далее]

Выравнивание и уравнивание потенциалов

Говоря о понятиях выравнивание и уравнивания потенциалов, следует понимать, что опасность для человека представляет не потенциал, под которым он может оказаться, а разность потенциалов. Человек может спокойно работать в условиях, когда он находится под потенциалом в несколько сотен киловольт, электрический ток в этом случае через тело человека не протекает.

В то же время опасным является ситуация, когда человек попадает под напряжение, т.е. под разность потенциалов. Например, человек касается корпуса оборудования потенциал которого равен 220 В, а ногами стоит на основании потенциал которого равен нулю. В этом случае человек попадет под напряжение 220 В, через его тело будет протекать ток, величина которого может быть опасна или даже смертельна для человека.

Если путем применения специальных защитных мер уравнять потенциалы (например, сделать так чтобы потенциал корпуса и основания был равен 220 В) или выровнять их (например, сделать так чтобы потенциал корпуса был 220 В, а основания 200 В), то опасности получения тяжёлой и, тем более, смертельной электрической травмы не будет.

Понятие «выравнивание потенциалов»

Существует несколько подходов к определению понятия «выравнивание потенциалов».

В соответствии с ТКП 339-2021 (а также ПУЭ 7) выравнивание потенциалов – снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли. Таким образом, в соответствии с ПУЭ, выравнивание потенциалов направлено на снижение напряжения шага.

Рисунок – Cнижение разности потенциалов на поверхности земли (снижение шагового напряжения)

В соответствии с ГОСТ 12.1.019-2009 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защит» выравнивание потенциалов – обеспечение электрической связи между открытой проводящей частью и находящимися в земле или проводящем полу проводящими частями (проводниками), предназначено для обеспечения близкого по значению потенциала между открытой проводящей частью, к которой может прикасаться человек, и поверхностью земли или проводящего пола. Таким образом, в соответствии с ГОСТ, выравнивание потенциалов направлено на снижение напряжения прикосновения.

Рисунок – Cнижение разности потенциалов между открытой проводящей частью, к которой может прикасаться человек и поверхностью земли (снижение напряжения прикосновения)

Область применения

В обязательном порядке выравнивание потенциалов должно применяться лишь в электроустановках помещений для содержания животных. В соответствии с ПУЭ, в зоне размещения животных в полу должно быть выполнено выравнивание потенциалов при помощи металлической сетки или другого устройства, которое должно быть соединено с дополнительной системой уравнивания потенциалов. В остальных случаях выравнивание потенциалов применяется в качестве дополнительной меры электробезопасности.

Понятие «уравнивание потенциалов»

Защитное уравнивание потенциалов – электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.

Различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные в ТКП 339-2021 (или ПУЭ 7) части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание.

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток.

Область применения

Уравнивание потенциалов должно быть выполнено в электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено автоматическое отключение питания.

Кроме того, в соответствии с ТКП 339-2021, основная система уравнивания потенциалов должна быть выполнена в каждом здании (в ПУЭ 7 это требование отсутствует).

Рисунок – Система уравнивания потенциалов в здании: М – открытая проводящая часть; Т1 – естественный заземлитель; Т2 – заземлитель молниезащиты (если имеется); ГЗШ – главная заземляющая шина; 1 – нулевой защитный проводник; 2 – проводник основной системы уравнивания потенциалов;

3 – проводник дополнительной системы уравнивания потенциалов; 4 – токоотвод системы молниезащиты; 5 – контур (магистраль) рабочего заземления в помещении информационного вычислительного оборудования; 6 – проводник рабочего (функционального) заземления; 7 – проводник уравнивания потенциалов в системе рабочего (функционального) заземления; 8 – заземляющий проводник.

[Назад]      [Далее]

Плакаты и знаки безопасности

Таблица – допустимые расстояния до токоведущих частей, находящихся под напряжением

Освещенность участков работ, рабочих мест, проездов и подходов к ним должна соответствовать требованиям ТНПА для данного вида работ. Не допускается выполнение работ в местах с недостаточным уровнем освещенности.

Капитальный и текущие ремонты электрооборудования напряжением выше 1000 В, а также ВЛ независимо от класса напряжения должны выполняться по технологическим картам или ППР. При выполнении работ на одном присоединении двумя и более бригадами должен разрабатываться проект организации работ с назначением ответственного по их координации.

При приближении грозы должны быть прекращены все работы на ВЛ, ВЛС, ОРУ, на вводах и коммутационных аппаратах ЗРУ, ТП и других электроустановок, непосредственно подключенных к ВЛ, на КЛ, подключенных к участкам ВЛ, а также на вводах ВЛС в помещениях узлов связи и антенно-мачтовых сооружениях.

В электроустановках напряжением до 1000 В допускается выполнение работ под напряжением. При этом необходимо:

а) оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение; при невозможности ограждения выполнить технологические операции по изоляции токоведущих частей, вблизи которых выполняются работы под напряжением;

б) работать в электроизолирующих галошах (ботах) или стоя на электроизолирующей подставке либо на электроизолирующем ковре;

в) применять ручной электроизолирующий инструмент и средства индивидуальной защиты лица, отвечающие требованиям соответствующих ТНПА.

Перечень работ в электроустановках напряжением до 1000 В, выполнение которых допускается под напряжением, и технология выполнения указанных работ утверждаются работодателем.

Запрещаются самовольное выполнение работ, а также расширение рабочих мест и объема задания, определенных нарядом или распоряжением. В случае возникновения в процессе производства работ опасных или вредных производственных факторов, не предусмотренных нарядом, а также в случае изменения условий производства работ наряд закрывается, возобновление работ производится после выдачи нового наряда.

Выполнение любых работ в зоне действия другого наряда должно согласовываться с руководителем или производителем работ (если не назначен руководитель работ) допущенной ранее бригады. Согласование работ оформляется до подготовки рабочего места записью «Согласовано» на полях наряда около таблицы А.3 и подписью согласующего лица.

[Назад]      [Далее]

Таблица – наименьшие размеры некоторых типов искусственных заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

* Диаметр каждой проволоки.

Типы заземляющих устройств

Заземляющее устройство может быть выносным – когда заземлитель вынесен за пределы площадки на которой размещено заземляемое оборудование.

Рисунок. Схема выносного заземляющего устройства: 1 – заземляющий проводник; 2 – магистраль заземления; 3 – стена здания; 4 – электроды (заземлители); 5 – стальная полоса или пруток; 6 – траншея.

Если заземлитель сосредоточен на некоторой части этой площадки, то заземляющее устройство называют сосредоточенным.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды заземлителя размещаются по периметру площадки, а также внутри площадки, на которой находится заземляемое оборудование.

Рисунок. Схема контурного заземляющего устройства: 1 – заземляющий проводник; 2 – магистраль заземления; 3 – стена здания; 4 – электроды (заземлители); 5 – стальная полоса или пруток; 6 – траншея.

Если электроды размещаются внутри площадки равномерно, в этом случае контурное заземляющее устройство называют распределенным.

Недостатком выносного заземляющего устройства является отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования и, как следствие, отсутствует выравнивание потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования.

Рисунок. Распределение потенциалов и напряжение прикосновения при выносном заземляющем устройстве

Кроме этого, при большом расстоянии до заземлителя может значительно возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом, за счет сопротивления заземляющего проводника. Поэтому выносное заземляющее устройство применяется при малых токах замыкания на землю при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории (например, при высоком сопротивлении грунта на данной территории и наличии вне этой площадки мест со значительно лучшей проводимостью земли, при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования по территории (например, в горных выработках) и т.п.).

Достоинством заземляющего устройства данного типа является возможность выбора места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта.

Преимущество контурного распределенного заземляющего устройства в том, что безопасность обеспечивается не только уменьшением сопротивления заземляющего устройства, но и выравниванием потенциала на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых.

Рисунок. Распределение потенциалов и напряжение прикосновения при контурном (распределенном) заземляющем устройстве

Принцип действия

Таким образом, принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения, обусловленных замыканием на корпус, и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (за счет уменьшения сопротивления заземления), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Эффективность работы заземляющего устройства зависит от его сопротивления растеканию тока в землю. На практике чаще используется групповой заземлитель, так как имеет меньшее значение сопротивления растеканию тока в землю.

Область применения

Защитное заземление открытых проводящих частей выполняется:

1. в электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированной и эффективно заземленной нейтралью;
2. в электроустановках напряжением до 1 кВ при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, т.е. в системе IT;
3. в электроустановках напряжением до 1 кВ, когда с помощью зануления (т.е. в системе TN) не могут быть обеспечены условия электробезопасности, т.е. применяется в системе TT.

Проверьте, насколько хорошо Вы изучили вопрос “Защитное заземление в электроустановках”, ответив на несколько контрольных вопросов. [Пройти тест]

[Назад]      [Далее]

Талица 2 – наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы it

Какой принцип действия данной защитной меры?!

Рассмотрим случай прикосновения человека к фазному проводу в трехфазной четырехпроводной сети.

Рисунок 1 – Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети

В общем случае, ток проходящий через тело человека будет определяться по формуле

где UФ – фазное напряжение сети; YА, YB, YC, YN – проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли; YН – проводимость нейтрали источника питания относительно земли; Yh – проводимость тела человека.

RА, RB, RC, RN – активные сопротивления фазных и нулевого проводов относительно земли; RН – активное сопротивление нейтрали источника питания относительно земли; CА, CB, СC, CN – емкость фазных и нулевого проводов относительно земли;

Как видно из приведенных выше выражений, значение тока через тело человека определяется активным сопротивлением изоляции и емкостью сети, чем выше сопротивление и меньше емкость, тем ниже значение тока.

Рассмотрим факторы, влияющие на сопротивление изоляции:

• Влажность – чем выше, тем сопротивление изоляции меньше.
• Длина линии питания – чем больше, тем сопротивление изоляции меньше.
• Материал изоляции провода (например, у резиновой изоляции – сопротивление больше, чем у виниловой при прочих равных условиях).
• Время эксплуатации – чем дольше эксплуатируется линия, тем меньше сопротивление изоляции (из-за старения изоляции, а также появления различных дефектов).
• Толщина изоляции – чем больше, тем сопротивление изоляции больше.

Минимальное значение сопротивления изоляции зависит от типа элемента электрической сети (кабель, двигатель, трансформатор и т.п.) и устанавливается нормативными документами. Например, сопротивление изоляции силового кабеля до 1000 В должно быть не меньше 0,5 МОм.

В процессе проектирования и эксплуатации электрических сетей за счет применения соответствующих организационно-технических мероприятий (применение качественных изоляционных материалов, контроль и испытание изоляции и т.п.) можно обеспечить требуемые значения сопротивления изоляции.

Емкость фаз относительно земли не зависит от каких-либо дефектов, она определяется конструктивными особенностями электрической сети: общей протяженностью сети, высотой подвеса проводов воздушной сети, толщиной фазной изоляции жил кабеля и т.п. Величина удельной емкости сети относительно земли, для кабельных линий составляет 0,1-0,4 мкФ/км, а для воздушных 0,005·мкФ/км.

Емкость фаз возрастает с увеличением протяженности и разветвлённости сети. Таким образом, емкость сети за счет применения различных мероприятий на этапе проектирования и эксплуатации не может быть снижена. В процессе эксплуатации емкость сети изменяется лишь за счет отключения и включения отдельных линий, что определяется требованиями электроснабжения.

Проведем анализ влияния сопротивления изоляции трехфазной четырехпроводной электрической сети 380/220 В с изолированной нейтралью на значение тока протекающего через тело человека при прикосновении к фазному проводу для разных значений протяженности сети.

Результаты расчетов в программе MathCAD приведены ниже.

Рисунок 2 – Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 10 км)

Рисунок 3 – Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 1 км)

Рисунок 4 – Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 0,1 км)

Рисунок 5 – Зависимость значения тока протекающего через тело человека от удельного сопротивления изоляции (при протяженности электрической сети 0,01 км)

Вывод:

1. В протяженных электрических сетях с изолированной нейтралью опасность поражения выше, так как больше значение тока протекающего через человека при его прикосновении к фазному проводнику.

2. В протяженных трехфазных четырехпроходных электрических сетях с изолированной нейтралью защитная роль изоляции электрической сети снижается. Увеличение сопротивления изоляции не приводит к уменьшению тока протекающего через тело человека при его прикосновении к фазному проводнику.

Таким образом, принцип действия электрического разделения сети заключается в снижении опасности поражения электрическим током путем уменьшения протяженности электрической сети, за счет разделения её на отдельные не связанные между собой электрически участки малой длины.

Как выполняется электрическое разделение сети?

Для выполнения электрического разделения сети электроприемник подключается через разделяющий (разделительный) трансформатор.

Разделительный трансформатор (в соответствии с ГОСТ 30030-93) – трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками с целью исключения опасности, обусловленной возможностью случайного одновременного прикасания к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.

Безопасный разделительный трансформатор – разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким безопасным напряжением.

Вторичную обмотку трансформатора и корпус электроприемника не заземляют. Корпус разделяющего трансформатора может заземляться или зануляться, как обычно (трансформаторы класса I) или незаземляться (трансформаторы класса II и III). Вторичное напряжение разделительных трансформаторов не должно превышать 1000 В, для безопасных разделительных трансформаторов – 50 В.

Рисунок 6 – Схема включения разделяющего трансформатора

При случайном прикосновении к фазному проводнику во вторичной цепи не создается опасности поражения электрическим током. Через человека будет протекать лишь небольшой ток через землю и обратно к другому проводнику через свойственную этому проводнику емкость относительно земли. Поскольку емкость проводника относительно земли очень мала, то ток обычно ниже уровня ощущения.

Однако есть ряд условий эффективной работы данной защитной меры:

1. Токоведущие части вторичной цепи не должны иметь связи с землей или защитным проводником.

2. Длина кабелей, подключенных к вторичной обмотке разделительного трансформатора, должна быть ограничена во избежание больших значений емкости (в стандарте МЭК 60364-4-41:2005 рекомендуется, чтобы при питании более чем одного приемника от одного источника произведение номинального напряжения цепи в вольтах и длины кабелей в метрах не превышало 100000, и чтобы длина электропроводки не превышала 500 м.).

3. Должно быть обеспечено большое сопротивление изоляции кабелей и бытовых электроприборов, подключенных к вторичной обмотке разделительного трансформатора. Эти условия обычно ограничивают применение данной защитной меры безопасности уровнем отдельного бытового электроприбора.

[Назад]      [Далее]

Типы систем заземления

В соответствии с Правлми устройства электроустановок (ПУЭ 7, ТКП 339-2021), в электрических сетях до 1 кВ используются следующие системы:

1. Система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников. Подразделяется на следующие подсистемы:

1.1. подсистема TN-С – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;

1.2. подсистема TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;

1.3. подсистема TN-C-S – система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания;

2. Система IT – система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;

3. Система ТТ – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Буквенное обозначение

В обозначениях систем принято:

Первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли:

Т (terra – земля) – заземленная нейтраль;

I (isolate – изолированный) – изолированная нейтраль.

Вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли:

Т – открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;

N (neutral – нейтральный) – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы – совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

S (selective – разделенный) – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;

С (complete – общий) – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник);

Принято следующее буквенное обозначение нулевых проводников:

N – нулевой рабочий (нейтральный) проводник;

РЕ (protecte eath – защитная земля) – защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);

PEN – совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

Область применения

Система TN должна, как правило, применяться в электроустановках напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок.

Систему IT следует выполнять, как правило, в электроустановках напряжением до 1 кВ при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части.

Система ТТ допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены.

Проверьте, насколько хорошо Вы изучили вопрос “Типы систем заземления электроустановок”, ответив на несколько контрольных вопросов. [Пройти тест]

[Назад]      [Далее]

Требования к работающим в электроустановках

1. Обслуживание действующих электроустановок, проведение в них оперативных переключений, организацию и выполнение ремонтных, монтажных, наладочных работ, испытаний, измерений и диагностику должен осуществлять электротехнический персонал, имеющий соответствующую группу по электробезопасности.

2. Лица, не достигшие 18-летнего возраста, не могут быть допущены к самостоятельным работам в электроустановках.

3. Практикантам учреждений образования разрешается пребывание в действующих электроустановках под постоянным надзором лица из электротехнического персонала с группой по электробезопасности не ниже III (в установках напряжением до 1000 В) и не ниже IV (в установках напряжением выше 1000 В).

4. Работающие в электроустановках должны проходить медицинские осмотры в соответствии с [Инструкция о порядке проведения обязательных медицинских осмотров работающих].

5. Обучение, стажировка, инструктаж и проверка знаний работающих в электроустановках по вопросам охраны труда осуществляются в соответствии с [Инструкция о порядке обучения, стажировки, инструктажа и проверки знаний работающих по вопросам охраны труда] и [Постановление Министерства труда и социальной защиты Республики Беларусь «О комиссиях для проверки знаний по вопросам охраны труда»].

Проверка знаний по вопросам охраны труда с подтверждением группы по электробезопасности электротехнического персонала, непосредственно обслуживающего действующие электроустановки или производящего в них наладочные, электромонтажные, ремонтные работы или профилактические испытания, а также для персонала, имеющего право ведения оперативных переговоров, выдачи нарядов, распоряжений и организующего эти работы, должна проводиться не реже одного раза в год.

6. Лица из электротехнического персонала, обладающие правом проведения работ, к которым предъявляются специальные требования по охране труда, должны иметь запись в удостоверении по охране труда на право выполнения специальных работ.

К таким работам относятся:

• верхолазные работы;
• работы под напряжением на токоведущих частях: чистка, обмыв и замена изоляторов, ремонт проводов, смазка тросов;
• испытание электрооборудования с подачей повышенного напряжения от постороннего источника;
• обслуживание щеточного аппарата на работающем генераторе;
• обслуживание щеточного аппарата на работающем электродвигателе;
• работы внутри баков силовых трансформаторов (дугогасящих реакторов);
• обслуживание аккумуляторных батарей и зарядных устройств;
• работы с импульсным измерителем линий электропередачи;
• работы с электроизмерительными клещами и электроизолирующими штангами для проведения измерений.

7. Работающие в электроустановках должны быть обеспечены электрозащитными средствами в соответствии с характером работы и обязаны правильно применять их во время работы. Персонал, находящийся в помещениях с действующим энергооборудованием электростанций и подстанций (за исключением щитов управления, релейных и им подобных)

8. Работающие, обнаружившие нарушения требований Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок, других ТНПА, НПА, а также заметившие неисправность электроустановки или электрозащитных средств, обязаны немедленно сообщить об этом непосредственному руководителю, а в его отсутствие – вышестоящему руководителю.

В тех случаях, когда неисправность в электроустановке представляет явную опасность для работающих или объектов, работающие, ее обнаружившие, обязаны принять меры для исключения приближения к электроустановке посторонних лиц, а затем сообщить об этом непосредственному руководителю, а в его отсутствие – вышестоящему руководителю.

9. Работающие в электроустановках должны быть обучены приемам освобождения потерпевшего от действия электрического тока и оказанию первой помощи потерпевшим при несчастных случаях.

Перечень НТПА которые предъявляют требования к электротехническому персоналу

Устройство защитного отключения

Устройство и принцип действия

Устройство защитного отключения (УЗО) – это быстродействующая защита, реагирующая на изменение какого-либо параметра электрической цепи, информирующего о появлении опасности поражения электрическим током (напряжение на корпусе относительно земли, ток замыкания на землю, напряжение фазы относительно земли, напряжение нулевой последовательности, дифференциальный ток и т.д.), и отключающая электроустановку. В настоящее время наибольшее распространение получили УЗО реагирующие на дифференциальный ток.

Ниже представлены несколько схем построения УЗО.

Рисунок – Схема УЗО реагируещего на напряжение на корпусе относительно земли: SF – выключатель, YAT – электромагнитный расцепитель, KV – реле напряжения.

Рисунок – Схема УЗО реагируещего на напряжение на корпусе относительно нулевого провода

Рисунок – Схема УЗО реагируещего на ток замыкания на землю: KA – реле тока.

Рисунок – Схема УЗО реагируещего на напряжение фаз относительно земли

Рисунок – Схема УЗО реагируещего на напряжение нулевой последовательности

УЗО состоит из двух основных элементов – датчика информации о наличии опасной ситуации, реагирующего на один из параметров сети, и исполнительного органа – автоматического выключателя. В УЗО реагирующем на дифференциальный ток таким датчиком является дифференциальный трансформатор тока.

Рассмотрим принцип работы однофазного УЗО, реагирующего на дифференциальный ток.

Рисунок – Принцип работы однофазного УЗО

В нормальном режиме токи, протекающие по фазному и нулевому проводникам, равны (I1 = I2). Образованные этими токами в сердечнике магнитные потоки взаимно скомпенсированы (Ф1 = Ф2) и во вторичной обмотке трансформатора ток будет отсутствовать.

В случае повреждения изоляции электроприемника (при отсутствии зануления и заземления) через тело человека прикоснувшегося к его корпусу будет протекать ток IΔ = I1 – I2, который называется дифференциальным током. Токи в фазном и нулевом проводниках не будут равны между собой (I1 ≠ I2), магнитные потоки в этом случае также не будут равны (Ф1 ≠ Ф2) и во вторичной обмотке трансформатора начнет протекать ток пропорциональный току IΔ.

Область применения

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ 7, ТКП 339-2021), УЗО применяется в следующих случаях.

1. В системе TN УЗО может применяться для организации защиты при косвенном прикосновении с помощью автоматического отключения питания.

2. В системе ТТ для защиты при косвенном прикосновении используется автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО.

3. В системе IT УЗО (с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА) может применяться для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю, а также при двойном замыкании на землю.

4. При наличии требований ПУЭ, УЗО (с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА) следует применять для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ.

Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае необходимости применения УЗО для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы TN-C, защитный РЕ-проводник электроприемника должен быть подключен к PEN-проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата.

[Назад]      [Далее]

Физические явления при стекании тока в землю

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным.

В последнем случае проводник или группа соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей, называется заземлителем. Одиночный проводник, находящийся в контакте с землей, называется одиночным заземлителем, а заземлитель, состоящий из нескольких параллельно соединенных одиночных заземлителей, называется групповым или сложным заземлителем.

Стекание тока в землю сопровождается возникновением на заземлителе, в земле вокруг заземлителя и на поверхности земли некоторых потенциалов. В объеме земли, где проходит ток, возникает так называемое поле растекания тока. Теоретически оно простирается до бесконечности.

Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя сечение слоя земли, через который проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. Следовательно, при шаровом заземлителе малого радиуса, поле растекания можно считать ограниченным объемом сферы радиусом примерно 20 м.

Рисунок. Полушаровой электрод

Рисунок. Потенциальная кривая одиночного полушарового заземлителя – показывает распределение потенциалов на поверхности земли

Рисунок. Эквипотенциальные линии – линии на поверхности земли с одинаковым потенциалом

Основными характеристиками одиночного заземлителя являются:

• напряжение на заземлителе;

• вид потенциальной кривой (потенциалы точек земли в зоне растекания и их изменение в зависимости от расстояния до заземлителя);

• вид эквипотенциальных линий (линий равного потенциала на поверхности земли);
• сопротивление заземлителя и заземляющего устройства;
• напряжения прикосновения и шага.

Рассмотрим физические явления для группового заземлителя.

При бесконечно больших расстояниях между электродами группового заземлителя (на практике можно считать, что более 40 м) поля растекания токов вокруг них практически не взаимодействуют. В этом случае потенциальные кривые каждого электрода взаимно не пересекаются.

Рисунок. Групповой заземлитель стержневого типа круглого сечения у поверхности земли (при «большом» расстоянии между электродами)

Рисунок. Распределение потенциалов на поверхности земли при групповом заземлителе (при «большом» расстоянии между электродами)

При малых расстояниях между электродами группового заземлителя (менее 40 м) поля растекания токов как бы накладываются одно на другое, а потенциальные кривые электродов взаимно пересекаются и, складываясь, образуют непрерывную суммарную потенциальную кривую группового заземлителя.

Поскольку электроды группового заземлителя связаны между собой электрически, они имеют одинаковый потенциал, являющийся потенциалом группового заземлителя. Следовательно, потенциал каждого электрода группового заземлителя будет состоять из собственного потенциала, обусловленного стеканием через него тока, и потенциалов наведенных другими электродами.

В общем случае собственные потенциалы электродов не равны, как не равны и потенциалы, наводимые другими электродами. Однако, сумма собственного и всех наведенных на электроде потенциалов для всех электродов одинакова и равна потенциалу группового заземлителя.

Рисунок. Распределение потенциалов на поверхности земли при групповом заземлителе (синим цветом показаны потенциальные кривые одиночных заземлителей, а красным – потенциальная кривая группового заземлителя)

В результате поверхность земли на участках между электродами приобретает некоторый потенциал. При этом форма суммарной потенциальной кривой зависит от расстояния между электродами, их взаимного расположения, числа, формы и размеров.

[Назад]      [Далее]