На рис. 3.7 показана схема зоны растекания тока в земле через заземлитель при коротком замыкании одной из фаз на корпус электроустановки (пробое на корпус) и появления шагового напряжения.
Напряжение шага определяется как разность потенциалов отдельных точек земли, которые оказываются под ногами человека в зоне растекания тока:
где: 
и 
- потенциалы точек земли, на которых стоит человек, В; I3 - ток замыкания на землю, А; р - удельное сопротивление грунта, ОмЧм; а - длина шага человека (0,8 м); х - расстояние от заземлителя до одной ноги, м.
Из рис. 3.7 и формулы видно, что наибольшее напряжение возникает в точке замыкания на землюj на расстоянии 1 м оно составляет 0,5-0,7 от полного, а в точках В1 и В2 (на расстоянии примерно 20 м) по уравнению гиперболы оно снижается практически до нуля.
Очевидно, чем шире шаг, тем шаговое напряжение будет выше и может достигнуть опасной величины. Кроме того, поражение при шаговом напряжений усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек Может упасть, тем самым увеличивая величину шагового напряжения за счет своего роста и замыкания цепи тока на теле через жизненно важные органы. Поэтому выходить из зоны растекания тока необходимо короткими шагами.
Напряжение шага считается допустимым, если оно не превышает 40 В. В случае падения провода на землю, не допускается приближение к нему в радиусе 6-8 м от места замыкания на землю.
Нормирование допустимых значений напряжений прикосновения и токов
При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем электроустановок необходимо руководствоваться предельно допустимыми безопасными значениями напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, в соответствии с ГОСТ 12.1.038.
Зона влияния электрического поля - это пространство, где напряженность электрического поля частотой 50 Гц составляет более 5 кВ/м. Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м. Пребывание человека в электрическом поле напряженностью более 25 кВ/м без использования средств защиты не допускается. При напряженности электрического Поля до 5 кВ/м включительно разрешается работа обслуживающего персонала в течение рабочего дня, а при напряженности от 20 до 25 кВ/м время пребывания его ограничивается 10 минутами.
Допустимое время пребывания персонала в электрическом поле напряженностью от 5 до 20 кВ/м включительно, так же как и допустимую напряженность, можно определить по формуле
Т = 50/Е - 2,
где Т - допустимое время пребывания персонала в электрическом поле при соответствующем уровне напряженности, ч; Е - напряженность воздействующего электрического поля в контролируемой зоне, кВ/м.
Для измерения напряженности электрического поля с частотой 50 Гц можно пользоваться прибором типа NFM-1. На стадии проектирования допускается определение напряженности электрических полей вблизи воздушных линий электропередачи и в электрических распределительных устройствах расчетным методом
Безопасность эксплуатации электроустановок
Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, используют следующие способы:
♦ защитное заземление;
♦ защитное зануление;
♦ защитное отключение;
♦ выравнивание потенциала;
♦ электрическое разделение сети;
♦ система защитных проводов;
♦ изоляция токоведущих частей;
♦ безопасные (малые) напряжения;
♦ контроль изоляции;
♦ компенсация токов замыкания на землю;
♦ средства индивидуальной защиты и др.
Кроме того, для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям используют защитные оболочки, защитные ограждения (временные или стационарные), безопасное расположение токоведущих частей, изоляцию токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная), изоляцию рабочего места, предупредительную сигнализацию, блокировку, знаки безопасности.
Все вышеперечисленные способы и средства защиты могут использоваться как отдельно, так и в сочетании друг с другом.
Согласно ГОСТ 12.1.009 защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (при пробое на корпус либо по другим причинам). Оно применяется в трехфазных трехпроводных сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В.
Принцип действия защитного заземления основан на снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием одной из фаз на корпус электрооборудования и соответственно проходящего через тело человека тока.
Согласно ПУЭ, для электроустановок напряжением до 1000 В при изолированной нейтрали трансформатора (генератора) сопротивление защитного заземления должно быть не более 4 Ом.
В случае пробоя одной из фаз электросети на корпус электродвигателя благодаря защитному заземлению напряжение прикосновения, под которое может попасть человек, прикоснувшись к корпусу, значительно снижается.
На корпусе электрического двигателя появляется напряжение, равное произведению тока замыкания на землю, I3 и сопротивления заземлителя R3:
Uк - I3Ч R3-
Ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В обычно не превышает 10 А, Следовательно, напряжение прикосновения на корпусе заземленного оборудования при замыкании составит
UK=10Ч4 = 40B.
Поэтому ток Iч, проходящий через тело человека, тем меньше, чем меньше сопротивление заземлителя:
IЧ=40/1000=0,O4A.
Такой ток является безопасным для человека.
Защитное заземление выполняют путем преднамеренного соединения корпусов оборудования с землей. В качестве заземляющих проводников допускается использовать естественные заземлители - электропроводящие части коммуникаций и сооружений производственного или иного назначения (водопроводные трубы и любые другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих газов, жидкостей, а также трубопроводов, покрытых изоляцией, свинцовых оболочек кабелей) и т.п.
Принципиальная схема устройства защитного заземления показана на рис. 3.8.
К искусственным заземлителям относятся специальные электроды, закопанные в землю. Это могут быть стержни из угловой стали размером от 40x40 до 60x60 мм, стальные трубы диаметром 30-50 мм, полосовая сталь размером не менее 4x12 мм, стальные прутки диаметром ,10-12 мм, забитые в землю вертикально и соединенные между собой под землей приваренной к ним стальной полосой.
Скачать реферат