Файл: Uchebnoe_posobie_OT.doc

При контурном заземлении (рис. 7.2, а) заземлители размещают по периметру и внутри площадки, на которой находится оборудование, подлежащее защите. Во время замыкания на корпус ток стекает в землю, образуя повышенный относительно прилегающих территорий электрический потенциал внутри площадки. Но при контакте работника с корпусом под напряжением ток, проходящий через тело человека, значительно меньше, чем при выносном заземлении.

При выносном заземлении (рис. 7.2, б) заземлители вынесены за пределы площадки, на которой размещено электрическое оборудование, или сосредоточены на некоторой части этой площадки, вследствие чего не вся территория является защищенной. В данном случае защитное заземление защищает от поражения только благодаря малому сопротивлению заземления. Используется выносное заземление только при малых токах замыкания на землю в установках до 1000 В

З ащитное зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым электрическим проводом металлических нетокопроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением в аварийной ситуации. Применяется в трехфазных четырехпроводных электрических сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью (рис. 7.3).

Рис. 7.3 – Схема защитного зануления: 1 – оборудование, 2 – плавкие предохранители

Нулевой защитный проводник – это проводник, соединяющий зануляемое оборудование с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Зануление имеет два защитных действия – быстрое автоматическое отключение установки от сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением относительно земли в результате замыкания фазы на корпус. Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, автоматически отключающее поврежденную электроустановку от сети питания.

Пусть при повреждениии изоляции происходит пробой фазы на корпус, что приводит к появлению на нем фазного напряжения. Тогда ток короткого замыкания (І_к) проходит через обмотки трансформатора, фазный провод, плавкий предохранитель, корпус установки, нулевой провод и снова обмотки трансформатора. Поскольку сопротивление цепи прохождения тока при коротком замыкании малое, ток является достаточным, чтобы вывести из строя плавкий предохранитель, отключив поврежденный участок.

Кроме плавких предохранителей для отключения фазы также используются магнитные пускатели с встроенной тепловой защитой или автоматы, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки. Защита может срабатывать на ток или тепло, или и то и другое вместе. Время с момента появления напряжения на корпусе до момента отключения установки от электросети составляет 5 – 7 с при защите установки плавкими предохранителями и 1 – 2 с при защите автоматами.

---

В сетях, где применяют зануление, нельзя заземлять корпуса электроустановок без их зануления, поскольку в случае замыкания фазы на корпус заземленной, но не зануленной установки под напряжением окажутся корпуса всех других зануленных электроустановок. Однако дополнительное заземление зануленных электроустановок не запрещается, поскольку оно повышает надежность заземления нулевого провода.

7.4. Первая помощь при поражении электрическим током

Важнейшим фактором оказания первой помощи при поражении электрическим током является ее скорость. Чем быстрее оказана помощь, тем выше ее эффективность, поэтому каждый работник должен уметь оказать первую помощь пострадавшему. Промедление или неквалифицированность при оказании первой помощи могут привести к гибели пострадавшего.

Проядок оказания первой помощи:

1 . Устранить действие опасных факторов, угрожающих жизни и здоровью потерпевшего: освободить от действия электрического тока, вынести на свежий воздух, потушить.

Рис. 7.4 – Методы освобождения от действия тока

Наиболее безопасным способом освобождения потерпевшего является отключение напряжения. В случае, когда невозможно быстро отключить систему, применяют закорачивания фаз с помощью металлической перемычки, оттягивание пострадавшего от места поражения (рис. 7.4, слева) или обесточивание сети путем разрыва фазных проводов (рис. 7.4, справа). В двух последних случаях следует пользоваться средствами защиты, чтобы не попасть под действие тока.

2. Оценить состояние пострадавшего, характер и тяжесть травм, определить наличие угрозы для жизни и последовательность мероприятий по оказанию помощи.

3. Осуществить необходимые мероприятия первой помощи (восстановить проходимость дыхательных путей, произвести искусственное дыхание и внешний массаж сердца, остановить кровотечение, зафиксировать место перелома, наложить повязку).

Основными мерами по спасению пострадавшего при тяжелых электрических травмах являются:

- искусственное дыхание – резкое вдыхание воздуха пострадавшему каждые 5...6 секунд по схеме «рот в рот» или «рот в нос».

- массаж сердца – ритмичное надавливание на переднюю стенку грудной клетки пострадавшего для искусственной поддержки кровообращения. Нажатия делаются примерно один раз в секунду.

Искусственное дыхание и непрямой массаж сердца следует проводить до прибытия скорой медицинской помощи или до появления явных признаков оживления (появление самостоятельного дыхания, наличие пульса). Имели место случаи, когда пострадавшие оживали через несколько часов, в течение которых непрерывно оказывалась помощь.

7.5. Контакт токоведущих частей с землей

При замыкании на землю токоведущих частей электрического оборудования имеет место растекание тока. В результате на поверхности земли возникает электрический потенциал, который создает опасность шагового напряжения для человека (рис. 7.5).

---

Шаговое напряжение – напряжение между двумя точками поверхности на расстоянии человеческого шага, на которых человек стоит одновременно.

Рис. 7.5 – Шаговое напряжение

Величина шагового напряжения зависит от силы тока в проводнике, сопротивления грунта в месте замыкания и расстояния до него, а также длины человеческого шага. Точки поверхности, равноудаленные от места замыкания, имеют идентичный электрический потенциал, то есть эквипотенциальные поверхности имеют форму концентрических окружностей.

Под действием шагового напряжения ток идет относительно безопасным путем «нога-нога», но может вызвать судороги ног или падение, которое приводит к образованию других путей тока и росту напряжения шага.

Тяжесть поражения шаговым напряжением зачастую объясняется незнанием элементарных правил поведения в данном случае. Если нужно выйти из зоны напряжения шага или войти в нее для оказания первой помощи, это следует делать маленькими шагами, не превышающими длину стопы. Запрещается приближаться к месту замыкания на землю ближе, чем на 4 м в закрытых помещениях и на 8 м – на открытой местности.

Самостоятельная работа № 7

РАСЧЕТ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ УСТАНОВОК С НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

Цель работы: освоить алгоритм расчета защитного заземления для электрических установок напряжением до 1 000 В.

Задача 1. Методом коэффициентов использования провести расчет защитного заземления электрической установки до 1000 В, выполненного уголковым прокатом № 5 длины l = 3 м с глубиной заложения h = 0,8 м в глинистой почве.

Решение

Среднегодовая низкая температура в Луганской области составляет -5°С, тогда по Приложению Т находим коэффициент сезонности для стержневых заземлителей

φ = 1,3.

По табл. 7.1 определяем удельное сопротивление грунта в месте установки заземлителей

ρ_гр = 40 Ом·м.

Расчетное удельное сопротивление грунта в месте установки заземлителей находим по формуле

Ом·м.

По сортаменту прокатных профилей находим ширину полки равностороннего уголка № 5

b = 50 мм,

тода диаметр заземлителя

d = 0,95·b = 0,95·50 = 47,5 мм = 0,0475 м.

_{Таблица 7.1 – Удельное электрическое сопротивление грунтов ρгр}

Тип грунта	Расчетное значение, Ом·м	Возможные пределы, Ом·м
Глина	40	8…70
Суглинок	100	40…150
Песок	700	400…700
Супесок	300	150…400
Торф	200	-
Чернозем	20	9…53
Садовая земля	40	30…60

Н аходим расстояние t от поверхности земли до середины заземлителя (рис. 7.6)

(м).

Рис. 7.6 – Схема вертикального заземлителя

Определяем сопротивление растекания тока в земле одного вертикального заземлителя по формуле

Допустимое значение сопротивления защитного заземления (согласно Приложения С) для установок напряжением до 1000 В принимаем равным

R_норм = 4 (Ом),

тогда ориентировочное количество вертикальных заземлителей

---

Расстояния между заземлителями берем одинаковые и равные

а = 3 м,

а отношение расстояния между заземлителями к их длине

Из Приложения Е по найденому коэффициенту К определяем коэффициент использования вертикальних электродов

η_в = 0,74.

Окончательное число вертикальних заземлителей

Окончательно принимаем п = 5 электродов.

Длину горизонтального заземлителя, соединяющего расположенные в ряд вертикальные заземлители, находим по формуле

м.

Горизонтальный заземлитель выполняем в виде стальной ленты толщины b₁ = 30 мм, проложенной на глубине h₁ = 80 см. Сопротивление горизонтального заземлителя

Ом.

Коэффициент использования η_г горизонтального заземлителя при расположении в ряд вертикальных заземлителей определяем по табл. 7.2

_{Таблица 7.2 – Коэффициент использования горизонтального заземлителя}

Коэффициент К	Количество заземлителей в ряду
	4	10	20	30
1	0,77	0,62	0,42	0,31
2	0,89	0,75	0,56	0,46
3	0,92	0,82	0,68	0,58

В нашем случае К = 1 и п = 5, по этому приблизтельно получаем

η_г = 0,77.

Тогда общее сопротивление заземляющего устройства

Ом.

Полученное значение сопротивления искусственного заземлителя не превышает допустимого значения сопротивления защитного заземления по ПУЭ

R < R_норм = 4 Ом,

поэтому заземляющее устройство расчитано верно.

Задание к самостоятельной работе № 7

Методом коэффициентов использования провести расчет защитного устройства заземления ЭУ до 1000 В, выполненного уголковым прокатом длины l с глубиной их заложения h в почве заданного типа. Размещение заземлителей в ряд, горизонтальный заземлитель имеет вид стальной ленты толщины b₁, проложенной на глубине h₁. Данные для расчета взять из табл. 7.3.

Таблиця 7.3

№	Тип грунта	l, м	h, м	b1, мм	h1, м	№ уголка
1	Глина	2,0	0,5	30	0,8	4
2	Суглинок	2,5	0,6	35	0,7	4,5
3	Песок	3,0	0,7	30	0,8	5
4	Супесок	2,0	0,8	45	0,7	5,6
5	Торф	2,0	0,5	40	0,8	6
6	Чернозем	2,5	0,6	60	0,7	6,3
7	Садовая земля	3,0	0,7	40	0,7	4
8	Глина	2,0	0,8	30	0,7	4,5
9	Глина	2,5	0,5	40	0,8	5
10	Суглинок	3,0	0,6	30	0,7	5,6
11	Песок	2,0	0,7	45	0,8	4
12	Супесок	2,5	0,8	40	0,8	4,5
13	Торф	3,0	0,5	33	0,7	5
14	Чернозем	2,0	0,6	40	0,8	5,6
15	Садовая земля	2,5	0,7	30	0,7	4
16	Глина	3,0	0,8	40	0,8	4,5
17	Суглинок	2,0	0,5	35	0,8	5
18	Песок	2,5	0,6	40	0,7	5,6
19	Супесок	3,0	0,7	40	0,8	4
20	Торф	2,0	0,8	35	0,8	4,5
21	Чернозем	2,5	0,5	45	0,8	5
22	Садовая земля	3,0	0,6	35	0,8	5,6
23	Глина	2,0	0,7	28	0,7	4
24	Суглинок	2,5	0,8	50	0,8	4,5
25	Песок	3,0	0,5	40	0,8	5
26	Супесок	2,0	0,6	35	0,8	5,6
27	Торф	2,5	0,7	30	0,7	4
28	Чорнозем	3,0	0,8	25	0,7	4,5
29	Садовая земля	2,0	0,5	40	0,8	5
30	Глина	2,5	0,6	45	0,8	5,6

---

Практическое занятие № 7

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Цель работы: изучение средств защиты от поражения электрическим током, приборов и методов измерения сопротивления защитного заземления в электрических сетях напряжением до 1000 В.

Приборы и инструменты: мегомметр МС-08, групповые заземлители, вспомогательный заземлитель, компенсационный заземлитель-зонд, соединительные провода.

Теоретическая часть

Широкое использование электрической энергии в современном производстве, в быту, в учебном процессе значительно увеличивает вероятность поражения электрическим током. Одним из эффективных методов защиты от поражения током является применение защитного заземления – соединение с землей металлических нетокопроводящих частей электрических установок.

Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасной величины электрического потенциала, под которым могут оказаться металлические нетоковедущие части электрических установок в результате аварийной ситуации. За счет заземления между частью установки, которая оказалась под напряжением, и землей образуется соединение высокой проводимости (малого сопротивления). Поэтому ток, проходящий через тело человека, включившегося параллельно в электрическую цепь, не является опасным для его жизни.

Защитному заземлению подлежат все металлические нетоковедущие части ЭУ, которые вследствие выхода из строя коммутационной аппаратуры или изоляции могут оказаться под напряжением, и к которым могут прикоснуться люди или животные.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных помещениях заземление выполняется при напряжении переменного тока более 42 В и постоянного тока – более 110 В; в помещениях без повышенной опасности более 380 В и 440 В соответственно.

В зависимости от расположения по отношению к заземляемому оборудованию, защитное заземление подразделяется на выносное и контурное (рис. 7.7). В качестве искусственных заземлителей используются стальные стержни диаметром 10...20 мм и длиной 3...7 м; уголковые равносторонние профили №№ 3 – 6,3; стальные трубы диаметром 30...50 мм и длиной 2,5...3 м, а также стальные шины с площадью поперечного сечения не менее 100 мм².

Заземляющие устройства забиваются вертикально в грунт на глубину 0,7...0,8 м и соединяются между собой заземляющим проводником (стальной шиной) с помощью сварки. В качестве заземляющего проводника при внешней и подземной укладке используют ленточную сталь площадью сечения не менее 48 мм², внутри помещений – сечением не менее 24 мм², а также сталь круглого сечения диаметром 5...6 мм².

Рис. 7.7 – Виды защитных заземлений: а – выносное, б – контурное; 1 – заземлитель, 2 – электрическое оборудование, 3 – соединительные провода

З аземляемое оборудование присоединяется параллельно к контуру защитного заземления с помощью отдельных проводников (рис. 7.8), которые крепятся к оборудованию при помощи сварки или болтового соединения.

---