Страница 26 из 30
Одной из основных причин поражения электрическим током людей и животных в условиях сельскохозяйственного производства является замыкание токоведущих частей на землю или на корпуса электрических машин, трансформаторов и других электрических аппаратов и приборов. Вследствие того, что электрические установки в сельском хозяйстве работают в неблагоприятных условиях (большое число их подвергается воздействию атмосферных осадков, эксплуатируется в пыльной, влажной или агрессивной среде и т. п.), может разрушаться изоляция проводок, образовываться токопроводящая влажная и пыльная пленка на изоляторах, конденсироваться влага между обмоткой и корпусом электрической машины, на корпусах электроустановок появляется потенциал. В ряде случаев такой потенциал представляет большую опасность для обслуживающего персонала и животных.
Следует указать основные причины поражения электрическим током:
прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением:
прикосновение к нетоковедущим, но токопроводящим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением из-за неисправности изоляции или защитных устройств;
попадание под шаговое напряжение. Особо необходимо выделить нарушение правил техники безопасности и правил технической эксплуатации электроустановок .
По условиям безопасности электроустановки делятся на две категории: напряжением до 1 кВ, которые в основном питаются от трехфазных сетей - трехпроводной с изолированной нейтралью и четырехпроводной с глухозаземлеиной нейтралью и напряжением выше 1 кВ - трехпроводиой с изолированной нейтралью и трехпроводиой с глухозаземлеиной нейтралью.
Для защиты от поражения в электроустановках применяются следующие меры и способы: защитное заземление; защитное зануление; защитное отключение; обеспечение малых напряжений; защитное разделение сетей; контроль и профилактика повреждений изоляции.
Заземлением электроустановки называют преднамеренное электрическое соединение ее с заземляющим устройством. Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводов. Заземлителем называется металлический стержень, провод, лист, полоса или металлический предмет другой формы, соединяющий заземляемую часть электроустановки с землей. Устройство, состоящее из ряда заземлителей, соединенных между собой электрически при помощи металлической полосы или провода, образует заземляющий контур или контур заземления. Заземляющим проводником называют металлические проводники, которыми заземляемые части электроустановки соединяются с заземлителем или контуром заземления. Различают защитное и рабочее заземление.
Защитным заземлением
является соединение с заземлителем (контуром) металлических частей электроустановки, нормально изолированных от частей, находящихся под напряжением, служащее для того, чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током в случае прикосновения к частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции.
Действие защитного заземления заключается в том, что оно снижает напряжение между корпусом оборудования, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения. Если корпус электроустановки (рис. 50) не заземлен и оказался в контакте с фазой, то прикосновение человека к такому корпусу равносильно прикосновению к фазе. Если же корпус заземлен, его потенциал относительно земли не превышает безопасного значения. Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью и в сетях напряжением 1 кВ и выше с любым режимом заземления нейтрали.
Рис. 51. Растекание тока у заземлителя и характер изменения потенциала вокруг него: V ном - номинальное напряжение электроустановки; u пр - напряжение прикосновения: - шаговое напряжение
Рис. 50. Схема соединения электроустановки с заземлителем:
Rа - сопротивление заземлителя
Основной электрической характеристикой заземлителя или контура заземления является сопротивление растеканию тока. Если представить заземлитель в виде полусферы, то ток в земле растекается во все стороны от этого заземлителя в радиальных направлениях (рис.51). Наибольшим потенциалом обладает электроустановка. Если пренебречь падением потенциала в заземляющем проводе, потенциал заземлителя окажется равным потенциалу электроустановки. По мере удаления
Рабочее заземление применяют для обеспечения нормальной работы электроустановок. К рабочим заземлениям относят заземления нейтрали генераторов и трансформаторов, заземление средств грозозащиты и т. д.
от заземлителя потенциал снижается. На расстоянии более 20 м слои грунта имеют нулевой потенциал.
Разность потенциалов двух точек, к которым одновременно прикасается человек, называется напряжением прикосновения. Чем дальше человек находится от заземлителя (Unp-UaoM-Uс), тем больше напряжение прикосновения, и наоборот. Таким образом, непосредственно около заземлителя напряжение прикосновения равно нулю. Вместе с тем при отсутствии заземления или неудовлетворительном состоянии изоляции человек, стоящий на земле около рассматриваемой установки и прикоснувшийся к металлическим ее частям, может оказаться под линейным напряжением.
Если человек подходит к установке с поврежденной изоляцией и его ноги касаются земли в точках d и е, то он окажется под действием разности потенциалов этих точек, называемой шаговым напряжением Um, т. е. - Ud-Ue. Чем ближе к заземлителю, тем больше шаговое напряжение, наибольшее - непосредственно у заземлителя. При устройстве заземлений стремятся к тому, чтобы напряжение прикосновения и шаговое напряжение были возможно меньше, что повышает безопасность обслуживания электроустановок. Для понижения напряжения прикосновения и шагового напряжения устраивают сложные заземлители (контуры), добиваясь малых значений сопротивления заземляющего устройства.
В соответствии с сопротивление заземляющего устройства в любое время года не должно превышать следующих значений:
0,5 Ом - для электроустановок напряжением выше 1 кВ с большими токами замыкания на землю;
не более 10 Ом - для электроустановок напряжением выше 1 кВ с малыми токами замыкания на землю;
4 Ом - для электроустановок напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью;
4 Ом - для электроустановок до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, когда к заземляющему устройству присоединены нейтрали генераторов и трансформаторов, и 10 Ом при мощности этих генераторов и трансформаторов 100 кВт (кВ-А) и менее.
Сопротивление повторного заземления нулевого провода не должно быть более 10 Ом, а электроустановок, сопротивление заземляющих устройств которых не превышает 10 Ом, - не более 30 Ом. Для заземлений электроустановок разных напряжений и назначений следует, когда это возможно, создавать одно общее устройство заземления.
В электрических установках должны заземляться: станины и кожухи электрических машин, трансформаторов, осветительной арматуры и других аппаратов; приводы электрических аппаратов (рубильников, разъединителей и т. д.); вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока и напряжения; каркасы распределительных щитов, шкафов и сборок; металлические конструкции подстанций и открытых распределительных устройств; корпуса кабельных муфт, оболочки кабелей и проводов; трубы электропроводок.
Заземление электроустановок не требуется при номинальном напряжении 36 В и ниже для переменного и 110 В и ниже для постоянного тока во всех случаях, за исключением взрывоопасных установок и электроустановок с двойной изоляцией.
Для заземляющих устройств по возможности используют естественные заземлители: проложенные в земле водопроводные, канализационные и другие трубопроводы, кроме трубопроводов горючих жидкостей и газов; металлические конструкции и арматура железобетонных изделий, имеющие надежное соединение с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Для заземления нельзя применять алюминиевые оболочки кабелей и алюминиевые неизолированные провода, так как в почве они окисляются, а окись алюминия обладает изоляционными свойствами.
При отсутствии естественных заземлителей делают искусственные заземлители - вертикально закладывают в землю стальные трубы длиной 2,5-3 м, диаметром 30-50 мм с толщиной стенок не менее 3,5 мм; металлические стержни диаметром 10-12 мм и длиной 10 м; угловую сталь с толщиной полок не менее 4 мм. Применяют также горизонтальные (протяженные) заземлители из стальной прямоугольной полосы, круглой стали и др. В качестве искусственных заземлителей в агрессивных почвах (щелочных, кислых и др.), где они подвергаются усиленной коррозии, применяются медь, омедненный или оцинкованный металл.
Вертикальные заземлители забивают на расстоянии не менее 2,5-3 м друг от друга в землю таким образом, чтобы верхний конец заземлителя находился ниже поверхности земли на 0,6-0,7 м. Причем, чем глубже заложен заземлитель, тем лучше, так как на большей глубине земля не промерзает и не высыхает, а удельное сопротивление грунта практически не изменяется в зависимости от времени года.
Забитые в землю заземлители соединяют стальной полосой толщиной не менее 4 мм, уложенной также на ребро, заземляющие полосы соединяют между собой сваркой внахлест, присоединение полос к заземлителям выполняют также сваркой. Горизонтальные заземлители укладываются на ребро в траншеи глубиной 0,6-0,7 м. После монтажа заемляющего устройства траншеи засыпают землей, не содержащей камней и мусора, и утрамбовывают.
В помещениях заземляющую проводку прокладывают в виде магистралей заземления, имеющих не менее двух соединений с заземлителем. Заземляющую проводку следует располагать так, чтобы она была доступна для осмотра и надежно защищена от механических повреждений. На полу помещений проводку укладывают в специальные канавки. В помещениях, где возможно выделение едких паров и газов, а также в помещениях с повышенной влажностью заземляющие проводники прокладывают вдоль стен с помощью скоб на расстоянии 10 мм от стены. В качестве проводников для внутренней сети заземления используют стальные полосы толщиной не менее 3 мм и сечением не менее 24 мм 2 или круглые стальные проводники диаметром не менее 5 мм.
Каждая заземляемая часть электроустановки должна быть присоединена к заземлителю или заземляющей магистрали с помощью отдельного проводника (рис. 52, с). Последовательное включение нескольких заземляемых частей электроустановки в заземляющий проводник запрещается (рис. 52, б).
Иногда бывает недостаточным раздельное заземление корпусов оборудования. Так, для случая, когда они расположены рядом (рис. 53, с), при пробое одной фазы на корпус /, а другой - на корпус 2 оба корпуса окажутся под напряжением, равным примерно половине линейного. Из-за недостаточного значения токов предохранители могут не перегореть и корпуса могут длительно оставаться под опасным напряжением. Соединение корпусов (или других электроустановок) между собой проводником (рис. 53, б) превращает однофазные замыкания в двухфазное короткое замыкание и приводит к безусловному перегоранию по крайней мере одного из предохранителей.
Рис. 52. Схемы присоединения заземляемых объектов к заземляющей магистрали:
1 - заземляющая магистраль; 2 - заземляющее оборудование; 3 - проводник- ответвление
Рис. 53. Заземление корпусов, расположенных рядом
В случае ошибочного применения защитного заземления в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью заземление не обеспечивает надежной защиты. При пробое фазы на корпус электроустановки, как это показано на рис. 54, а, ток протекает по следующему пути: сопротивление защитного заземления R3 - земля - сопротивление заземления нейтрали R0 - обмотка трансформатора - фазный провод - корпус электроустановки. Поскольку сопротивления R0 и /?3 включены последовательно, то фазное напряжение 220 В поделится пропорционально их значениям. Поэтому, если R3> >Ro (как это обычно и бывает), напряжение на корпусе будет опасным - по крайней мере превысит 110 В. На рис. 54, б часть корпусов присоединена к нулевому проводу, а часть заземлена. При пробое фазы на заземленный корпус на обоих корпусах появится опасное напряжение. В этом случае ток замыкания /к потечет по пути: R3 - земля - Ro - обмотка трансформатора - фазный провод - корпус электроустановки. При R0 = =R3 на первом и втором корпусах напряжения будут примерно одинаковыми, равными половине фазного напряжения.
Рис. 54. Схемы неправильного выполнения защитного заземления:
а - в сети с заземленной нейтралью: б - в сети с заземленной нейтралью, где часть установок занулена
Из приведенных примеров следует, что в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью заземлять корпуса токоприемников нельзя; не допускается также соединять часть корпусов с нулевым проводом, а другую заземлять.
Заземляющие проводники присоединяют к заземляемым металлическим корпусам, кожухам электрооборудования сваркой или болтовыми соединениями. Болтовые соединения зачищают стальной щеткой до блеска и смазывают нейтральным вазелином, после затяжки болта контактное соединение покрывают лаком. Заземление электрооборудования, которое часто подвергается перестановке, подвержено вибрации или установлено на движущихся частях технологического оборудования, выполняется гибким проводом. При этом должны быть приняты меры против ослабления контактов: поставлены контргайки, разрезные или замковые шайбы и т. п.
Для определения технического состояния заземляющего устройства должны систематически производиться следующие работы: внешний осмотр видимой части заземляющего устройства; осмотр и проверка наличия цепи между заземлителем и заземляемыми элементами; измерение сопротивления заземляющего устройства; проверка пробивных предохранителей трансформаторов; проверка надежности соединений естественных заземлителей; измерение сопротивления петли фаза-нуль; измерение удельного сопротивления грунта для опор линий электропередачи напряжением выше 1 кВ; выборочное вскрытие грунта для осмотра находящихся в земле элементов заземляющего устройства.
Проверка наличия цепи между заземлителем и заземленным оборудованием проводится для выявления непрерывности и надежности цепи заземления, в которой не должно быть обрывов и неудовлетворительных контактов. В простых неразветвленных сетях измерение сопротивления переходных контактов производится непосредственно между заземлителем и каждым заземляемым элементом. В сложных разветвленных сетях измерение сопротивления производится сначала между заземлителем и отдельными участками заземляющей магистрали, а затем между этими участками и заземленными элементами. Перед измерением необходимо убедиться в отсутствии напряжения на корпусах проверяемого оборудования. Для измерений применяют специально предназначенный для таких проверок омметр типа М-372, а также измерительные мосты типов МВУ, УМВ, ММВ или измерители сопротивления заземления типа МС-08. Непосредственное измерение сопротивления заземляющих устройств является основным методом контроля их состояния. Для этого используются измерители типов М-416, МС-08, ИСЗ-01, М-1103.
Для защиты сетей до 1 кВ с изолированной нейтралью от перенапряжений служат устанавливаемые на
трансформаторах пробивные предохранители. Их надежная работа определяется правильной сборкой и постоянным поддержанием в надлежащем техническом состоянии. Поэтому проверку предохранителей необходимо производить как перед вводом в эксплуатацию, так и при каждом ремонте оборудования, перестановке предохранителей или предположении об их возможном срабатывании. При осмотре трансформатора производится также осмотр пробивного предохранителя.
В электрических сетях до 1 кВ с заземленной нейтралью перед сдачей в эксплуатацию объектов и периодически производится проверка соответствия сети требованиям обеспечения отключения аварийного участка . Поврежденный участок надежно отключается, если значение тока однофазногозамыкания 1К отвечает условию:
где Iном - номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток уставки расцепителя автоматического выключателя; k - коэффициент, зависящий от вида защиты.
Для определения тока однофазного замыкания необходимо измерить полное сопротивление цепи однофазного замыкания на корпус или землю. Простейшим является способ измерения сопротивления петли фаза- нуль при помощи амперметра и вольтметра. Используются также приборы МС-08, М-417, ИПЗ-2М, ИПЗ-Т, ИПЗ-Ц и др. Для измерения удельного сопротивления грунта может использоваться измеритель типа М-416.
Каждое заземляющее устройство, находящееся в эксплуатации, должно иметь паспорт, включающий схему заземления, основные технические данные о результатах последних измерений и проверок, сведения о характере произведенных ремонтов и об изменениях, внесенных в устройство заземления.
