а) при неисправном состоянии изоляции показания всех вольтметров одинаковы и равны фазному напряжению: Ul = U2 = U3 = 220В;
б) при замыкании одной из фаз на землю, например L2, U2=0; U1 = U3 = 380В, т.е. показания всех вольтметров изменились.
Лекция №12. Защитное заземление
Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковёдущих частей, которые могут оказаться под напряжением (рисунок 3.10).
Защитное заземление эффективно в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью (полюсом). Принцип действия защитного заземления заключается в том, что человек, касающийся корпуса оборудования, находящегося под напряжением за счет короткого замыкания фазы L2 на корпус, оказывается включенным параллельно заземлителю с сопротивлением защитного
заземления R3, имеющим значительно меньшее сопротивление, чем тело человека Rч. В результате большая часть тока замыкания на землю пойдет через заземлитель (рисунок 3.10,а).
При отсутствии заземлителя весь ток IКЗ пойдет через тело человека, что может привести к его поражению (рисунок 3.10,б). Для уменьшения напряжения на заземлителе, сопротивление защитного заземления R3 нормируется. В электроустановках напряжением до 1000 В оно должно быть не более 4 Ом. Значение R3 зависит также от мощности источника питания, удельного сопротивления- грунта и эксплуатируемого оборудования. Для заземления используют искусственные и естественные заземлители. Естественные заземлители - это находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие металлические конструкции и коммуникации зданий и сооружений, за исключением взрыво- и пожаро- опасных (нефтепроводы и др.) Использование протяженных и разветвленных заземлителей позволяет снизить R4 и выровнять потенциалы. Искусственные заземлители представляют собой совокупность собственно заземлителей и заземляющих проводников, называемыми заземляющим устройством.
Схема заземляющего устройства показана на рисунке 3.11
Расчет заземляющего устройства приведен в [16]. Требования к заземляющему устройству и его элементам, классификация и области применения заземляющего устройства подробно рассматриваются на лабораторных занятиях.
Зануление
В электроустановках напряжением до 1 кВ при использовании трех проводных сетей с заземленной нейтралью защитное заземление не обеспечивает защиты людей от поражения электрическим током (рисунок 3.12).
В этом случае при к.з. фазы на корпус ток IКЗ может оказаться недостаточным для срабатывания защиты (например, предохранителя) и человек, прикоснувшись к поврежденному корпусу, окажется под напряжением. Оно будет тем больше, чем больше R3. Следовательно, величину R3 необходимо уменьшать, что потребует громоздкого и дорогого заземляющего устройства. Поэтому в четырех проводных сетях с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом применяют зануление.
Зануление - это преднамеренное соединение корпуса оборудования (нетоковедущей части) с нулевым защитным проводником. В момент короткого замыкания фазы на корпус образуется петля «фаза-нуль», т.е. получается однофазное короткое замыкание. Под действием Iкз срабатывает защита (предохранитель, автомат), и поврежденная часть электроустановки отключается. Чем быстрее произойдет отключение, тем эффективнее защитное действие зануления. Пока поврежденная часть электроустановки находится под напряжением, прикосновение ко всем корпусам, включая исправные, опасно. Для надежного отключения: электроустановки нужно, чтобы IКЗ был достаточной величины, т.е. сопротивление цепи «фаза-нуль» мало. Необходимо выполнение условия; IКЗ ? 3Iн, где: IН - ток номинальной плавкой вставки (FU).
Средства индивидуальной защиты (СИЗ)
СИЗ относятся к средствам защиты, используемых в электроустановках, служащих для защиты людей от поражения электрическим током, электрической дуги и электромагнитного поля. Изолирующие средства делятся на основные и дополнительные,
К основным в электроустановках напряжением свыше 1000 В относятся: электроизмерительные клещи, указатели напряжения для фазировки, изолирующие устройства и приспособления для работ на воздушных линиях с непосредственным прикосновением к токоведущим частям.
К дополнительным в электроустановках напряжением свыше 1000 В относятся: диэлектрические перчатки, боты, ковры; индивидуальные экранирующие комплекты; изолирующие подставки и накладки; переносные заземления; оградительные устройства; плакаты и знаки безопасности.
К основным в электроустановках напряжением до 1000 В относятся: изолирующие штанги; изолирующие и электроизмерительные клещи; указатели напряжения; диэлектрические перчатки; слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками.
К дополнительным в электроустановках напряжением до 1000__В относятся: диэлектрические галоши и ковры; переносные заземления; изолирующие подставки и накладки; плакаты и знаки безопасности; оградительные устройства.
Средства защиты, кроме плакатов и знаков безопасности, диэлектрических ковров, изолирующих подставок, переносных заземлений и ограждений подвергаются эксплуатационным испытаниям: перчатки - 2 раза в год, галоши - 1 раз в год, боты - 1 раз в 3 года, указатели напряжения и' инструмент с изолирующими рукоятками - 1 раз в год.
При работе на отключенных токоведущих частях для защиты от ошибочно поданного или наведенного напряжения применяют в качестве наиболее надежной защиты переносные заземления. При наложении заземления сначала заземление следует соединить с «землей», затем проверить отсутствие напряжения, после чего наложить на токоведущие части.
Выравнивание потенциалов. Напряжение шага. Напряжение прикосновения, Потенциалы растекания тока в земле
При пробое изоляции на корпус, присоединенный к заземлителю, обрыве и падении провода на землю потенциалы точек земной поверхности (токопроводящего поля) цх распределяются по гиперболическому закону согласно рисунка 3.14.
Можно показать, что цх=
где Iкз - ток замыкания на землю, А;
р - удельное сопротивление грунта, Ом * м;
х - расстояние от заземлителя до ближайшей ноги человека, м.
Наибольший потенциал, равный потенциалу заземлителя ц3 имеет точка земли, расположенная над заземлителем или в месте замыкания провода на землю. При удалении от нее в любую сторону потенциалы поверхности земли снижаются. Можно считать, что на расстоянии более 20 м от заземлителя зона растекания заканчивается (ц х=0). Человек, находящийся в зоне растекания, может попасть под напряжение шага Uш. Напряжение шага - это разность потенциалов между двумя точками земли, находящимися одна от другой на расстоянии шага ( а = 0,50,8 м), на которых одновременно стоит человек.
Uш= ц х - ц (х+a) = цн1+ цн2
Из рисунка 3.14, а видно, что:
1) чем дальше стоит от заземлителя, или упавшего провода человек, тем меньше напряжение шага;
2) чем больше ширина шага, тем больше напряжение шага (если человек упадет, UШ увеличится):
3) чем больше потенциал заземлителя, тем больше напряжение шага.
Человек, стоящий на земле (рисунок 3.14, б) и касающийся находящегося под напряжением заземленного корпуса оборудования, подвергается действию напряжения прикосновения. Напряжение прикосновения - это разность потенциалов между ногой и рукой человека (между двумя точками электрической цепи, которых одновременно касается человек).
Uпр = цр - цн - цх
Из рисунка 3.14, б видно, что потенциал руки человека цр во всех случаях касания к корпусам 1, 2, 3 равны потенциалу заземлителя, поэтому с удалением от заземлителя напряжение прикосновения увеличивается: Uпр1 >Unp2,(х2 >x1); Unp3 >Uпр2 ,(х3 >x2). Наибольшей опасности человек подвергается в зоне нулевого потенциала. Это явление называется выносом потенциала и заключается в том, что заземленное оборудование расположено слишком далеко от заземлителя.
В качестве коллективного средства защиты от напряжения шага и напряжения прикосновения применяется выравнивание потенциала (рисунок 3.15). Заземляющее устройство выполняется не одиночным заземлителем, а совокупностью горизонтальных и вертикальных металлических электродов, рассредоточенных по всей площади (или контуру) пола рабочей зоны.
Потенциалы внутри контура выравниваются, а за пределами контура -возможны опасные значения Uпро и Uш, поэтому желательно заземляемое оборудование расположить внутри контура. Выравнивание потенциалов применяется как дополнительное средство защиты к защитному заземлению и занулению.
Организационно-технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках
Кроме указанных технических способов и средств защиты применяются организационные и технические мероприятия. Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность в электроустановках, являются: оформление работ нарядом-допуском, распоряжением или перечнем работ в порядке текущей эксплуатации; допуск к работе; надзор во время работы; оформление перерывов в работе, окончания работы, переводов на другое рабочее место.
Техническими мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ в электроустановках, являются: производство необходимых отключений и переключений; проверка отсутствия снятого напряжения; вывешивание плакатов; наложение переносного заземления; ограждения места работы и т.д.
Лекция №13. Основные понятия. Мероприятия по обеспечению, пожарной безопасности
Горением называется процесс окисления (химическая реакция окислителя с веществом), сопровождающийся выделением тепла и пламени.
Пожар - это неконтролируемое горение, наносящее вред жизни и здоровью человека, интересам государства, сопровождающееся огнем, искрами, токсическими продуктами горения, дымом, повышенной температурой.
Взрыв - это мгновенное горение с разложением горючего вещества.
И пожары, и взрывы можно отнести к чрезвычайным ситуациям. Причины пожаров бывают неэлектрического характера (небрежное обращение с огнем, курение в неразрешенном месте и т.д.) и электрического характера (перегрузка, проводов, электрическая дуга, искрение и т.д.). Поэтому необходимо обеспечит пожарную безопасность - это состояние защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров. Требования пожарной безопасности - условия социального и (или) технического характера, установленные в целях обеспечения пожарной безопасности законодательством РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ [14]. Система, обеспечения пожарной безопасности - совокупность - сил и средств, мер правового, организационного, экономического, социального и научно-технического характера, направленных на борьбу с пожарами. На предприятиях разрабатывают специальные технические, организационные режимные, эксплуатационные мероприятия, устраняющие пожары и взрывы.
К организационным мероприятиям относятся: обучение персонала
противопожарным правилам, издание инструкций и приказов.
К техническим мероприятиям относятся: соблюдение противопожарных
норм при сооружении зданий, систем отопления, молниезащиты.
К эксплуатационным мероприятиям относятся: правильное содержание
территорий и зданий, эксплуатации электроустановок.
К режимным мероприятиям относятся: ограничение или запрещение применения в пожароопасных местах открытого огня и курение.
Пожарная безопасность обеспечивается разработкой и осуществлением систем предотвращения пожаров и пожарной защиты.
Способы и средства тушения пожаров
Предотвращение горения может быть достигнуто следующими способами: предотвращение доступа окислителя в зону горения или горючего вещества: снижения их поступления до величин, при которых горение невозможно; охлаждением зоны горения ниже температуры самовоспламенения или понижением температуры горящего вещества ниже температуры воспламенения; разбавление горючих веществ негорючими; интенсивным торможением скорости химических реакций в пламени; механическим срывом пламени сильной струей воды или газа.
Основными огнегасительными веществами (средствами тушения пожара) являются вода, пена, инертные и негорючие газы, водяной пар, сухие огнетушащие порошки и т.д. Выбор их зависит от класса пожара.