Електротехніка і спецтехнологія електромонтерів (стр. 4 из 5)

2) Опір заземлюючого пристрою

Опір , який чинить струму земля , називається опором розтікання . Опір розтікання заземлювача R3 визначають як відношенні напруги на цьому відносно землі U3 до сили струму що проходить через заземлювачі у землю І3 :

Замість терміна "опір розтікання заземлювача" часто вживається умовний скорочений термін "опір заземлювача".

Щоб забезпечити захисні функції , заземлювачі повинні мати опір , який не перевищує певної величини .

Опір заземлюючого пристрою складається з опору заземлювача і опору заземлюючої мережі .

До опору заземлювача входить також опір переходу струму від заземлювача до прилеглої до неї землі , тобто опір контакта становить тільки незначну частину опору заземлювача , навіть наявність на стальному заземлювачі шару окису не впливає на опір розтіканню заземлювача в цілому . Опір заземлювача залежить від багатьох умов і перш за все від властивостей землі , в яку він заглиблений .

Величина опору заземлюючої мережі залежить не тільки від активної , а й реактивної складової . На величину реактивного опору впливає матеріал провідника , зокрема сталь ; при збільшенні відстані між фазним і заземлюючим провідниками реактивна складова збільшується . Цей фактор повинен враховуватися при експлуатації електроустановок з заземленою нейтраллю напругою до 1000 В , а також при влаштуванні виносних заземлень . При постійному і змінному струмах розтікання в землі струмів замикання на землю проходить по – різному .

Постійний струм поширюється через досить значний поперечний переріз землі , так що опір її , за винятком ділянки , яка прилягає безпосередньо до заземлювачів і становить основну частину опору розтіканню , можна не враховувати . При змінному струмі його розподіл у землі значною мірою залежить від індуктивного опору кола лінія – землі .Відомо , що при цьому енергія магнітного поля , а внаслідок цього самоіндукція кола наближається до мінімуму , завдяки чому зворотній струм через землю концентрується у зоні проходження лінії вздовж її траси , поширюються при промисловій частоті на ширину і глибину приблизно 2 – 3 км.

Активний опір землі в цьому випадку залежить від довжини ділянки розтікання струму та частоти і не змінюється від опору землі.

3) Крокова напруга . Напруга дотику

Між кожними двома точками землі , які знаходяться у зоні розтікання струму замикання , існує певна різниця напруги . Тому людина , яка перебуває в межах цієї зони , зробивши крок , підлягає дії так званої крокової напруги , внаслідок чого струм проходить через тіло людини і замикається через ноги .

Величину крокової напруги в різних пунктах розтікання струму визначають за різницею між напругами точок землі або підлоги , які знаходяться одна від одної на відстані 0,8 м. При віддаленні людини від заземлювача крокова напруга зменшується .

Від крокової напруги небезпека збільшується , якщо людина опинилася в межах її дії і впала . В цьому випадку величина крокової напруги зростає , тому що струм проходить через усе тіло людини .

Ураження людини кроковою напругою може статися поблизу провода , який впав на землю . Найнебезпечніша вона при ударі блискавки .

Для деяких тварин (коні , корови) величина крокової напруги більша 0,8 м , і шлях струму захоплює грудну клітку . Отже , вони більше підлягають ураженню дії крокової напруги .

Другою величиною , яка характеризує ступінь небезпеки і виникає при однофазних замиканнях , є напруга , що діє на людину в колі однофазного замикання . Ця напруга залежить від суми і величини опорів кола . У кожному з цих опорів відбувається спад частини напруг , яка діє в колі замикання .

Та частина напруги , припадає на тіло людини в колі замикання , називається напругою дотику .

З точки зору безпеки для людини має значення тільки величина напруги дотику , а не повна напруга відносно землі .

Крім сили струму замикання і опору заземлюючого пристрою , напруга дотику залежить , як і крокова , від віддаленості заземлювача і від опору та стану поверхні , на якій стоїть людина .

При розрахунках крокової напруги і напруги дотику опір взуття не враховують , тому що воно може бути вологим , підбитим металевими цвяхами або його зовсім може не бути . Опір підлоги враховують , оскільки , знаходячись у колі замикання , він обмежує напругу дотику і струм через тіло людини . Малий опір підлоги особливо не безпечний при безпосередньому дотику до частин , які перебувають під напругою .

Якщо опір підлоги великий , допускається безпосереднє дотикання до частин , які перебувають під напругою , але таке дотикання повинне бути обмежене часом дії .

Значний досвід проведення захисних заходів дає можливість замість розрахунків вибирати певні величини опору заземлюючих пристроїв та параметри інших захисних засобів .

4) Вирівнювання потенціалів

Напругу дотику і струму через тіло людини можна значно зменшити, якщо вирівняти потенціал біля електрообладнання . Фактор вирівнювання потенціалів має вирішальне значення для поліпшення умов безпеки .

В електрообладнанні напругою до 1000 В вирівнюють потенціал шляхом влаштування заземлювачів , які складаються із заглиблених у землю стальних стержнів , трубок або кутників , з’єднаних стальною штабою , або тільки із смуг , розміщених в один чи кілька рядів у межах об’єктів що захищають .

Чим менша відстань між окремими елементами заземлювача , тим краще вирівнюється потенціал землі на зайнятій ним площі при однофазних замиканнях і тим менше значення крокової напруги та напруги дотику . В електрообладнанні напругою 110 кВ і вище на краях заземлювача та за його межами може виникати крутий спад потенціалів і відповідно небезпечна крокова напруга . Щоб запобігти цьому , по краях заземлювача та за його межами , особливо при вході і виході , укладають додаткові з’єднані з основними заземлювачем стальні штаби , поступово збільшуючи глибину їх прокладання .

У промислових установках потенціали вирівнюють часто природнім шляхом завдяки наявності обладнання , розгалуженої мережі заземлення , зав’язаної з різноманітними металевими конструкціями , трубопроводами , кабелями і т. ін.

У сільському господарстві в корівниках та інших приміщеннях для тварин для зменшення напруги дотику закладають у бетонну підлогу стальний круглий дріт або штаби , з’єднані з металевими корпусом обладнання і трубопроводами . Так вирівнюють потенціали по поверхні підлоги , яка має низький опір , і між підлогою та корпусами обладнання , яке може виявитись під напругою через пошкодження ізоляції .

5) Захисні заходи в мережі з ізольованою нейтраллю

У електромережі з ізольованою нейтраллю сила струму , що проходить через тіло людини при доторканні до частин , які перебувають під напругою , або до корпуса з пошкодженою ізоляцією при обриві заземлення , залежить в основному від опору ізоляції мережі . При великому опорі ізоляції струм може мати дуже малу величину , і доторкання до частини , яка перебуває під напругою , може в деяких випадках не викликати ураження . Такі умови можливі лише в мережах малої довжини , які мають великий опір ізоляції і малу ємність проводів відносно землі .

В установках з ізольованою нейтраллю треба врахувати виникнення замикань на землю , які не вимикаються .Самі по собі однофазні замикання в цих мережах ураження не викликають . Проте за час їх усунення збільшується небезпека ураження при доторканні до струмоведучих частин і , крім того , не виключається можливість виникнення другого замикання на землю у другій фазі тієї ж мережі , чому сприяє збільшення напруги непошкоджених фаз тієї ж мережі , в √3 рази . При подвійних замиканнях на заземлених частинах може виникнути небезпечна напруга , в тому числі у мережах напругою до 1000 В . Такі випадки неодноразово спричиняли тяжкі ураження .

З точки зору безпеки має істотне значення вид подвійного замикання (на корпус чи безпосередньо на землю).

Якщо замикання виникло в двох точках електрообладнання , яке живиться від одного генератора або трансформатора і має загальні зв’язки (наприклад , через оболонки кабелів , трубопроводи , мережі заземлення) , то подібні подвійні замикання перетворюються в короткі замикання і вимикаються захистом . Тому , де є можливість , слід зв’язувати мережі заземлення окремого обладнання через водопровід , оболонки кабелів тощо , а при їх відсутності і малих відстаней між обладнаннями – за допомогою спеціальних провідників . У промисловому електрообладнанні ці зв’язки майже завжди існують , а у непромисловому – немає , тому мережі з ізольованою нейтраллю мають істотний недолік .

Якщо одне із замикань виникло на корпус , а друге безпосередньо на землю , то в електрообладнанні напругою до 1000 В на корпусі , як правило , виявляється значно менша частина між фазної напруги , тому що контакт з землею має відносно високий опір . У мережах напругою понад 1000 В такі подвійні замикання викликають спрацювання захисту або одне з місць замикання через короткий час відгоряє , і замикання перетворюється в однофазне .

Замикання безпосередньо на землю проводів двох фаз при досить високих напругах призводить до їх вимикання . Якщо опір аварійного кола виявиться більшим , а струм замикання – недостатнім для спрацювання захисту , таке замикання може бути тривалим . У таких випадках здійснити будь – які заходи захисту , пов’язані з використанням заземлення , неможливо .