Теоретические основы работы. Методические указания к выполнению практической работы

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ЗАЩИТНОГО ЗАНУЛЕНИЯ

Методические указания к выполнению практической работы

для студентов всех форм обучения всех специальностей

Брянск 2010

УДК 614.84

Производственная безопасность. Расчёт системы защитного зануления [Текст] + [Электронный ресурс]: методические указания к выполнению практической работы для студентов всех форм обучения всех специальностей. – Брянск: БГТУ, 2010. – 20 с.

Разработали:

Р. В. Кареев, канд. техн. наук, доц.;

М. Н. Нагоркин, канд. техн. наук, доц.;

Р. Р. Кареев, канд. пед. наук, доц.

Рекомендовано кафедрой " Безопасность жизнедеятельности и химия" (протокол № 1 от 30.08.10)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Широкое использование электроэнергии во всех сферах деятельности человека, неуклонный рост энерговооружённости труда повлекли за собой повышение опасности поражения человека электрическим током. Электрический ток не имеет каких-либо физических признаков или свойств, по которым человек мог бы его ощущать органами чувств, что усугубляет его опасность для человека. Электротравматизм составляет значительную долю в общем числе несчастных случаев.

В связи с этим важным является выбор защитных мер электробезопасности для обслуживающего персонала от поражения электрическим током.

Цель работы – изучение метода расчёта систем защитного зануления электроустановок в сетях до 1000 В.

Продолжительность работы – 3 часа.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ

Существующие электрозащитные мероприятия можно разделить на следующие основные группы:

1. Организационные мероприятия (для квалифицированного персонала), включающие оформление работ нарядом-допуском, подготовку рабочих мест и допуск к работе, надзор во время выполнения работы и т. п.

2. Организационно-технические мероприятия, включающие изоляцию и ограждение токоведущих частей электрооборудования; безопасные режимы работы сети; применение блокировок, защитных средств, защитной изоляции, сигнализации, переносных заземлителей, предупредительных плакатов; изолирование рабочего места и др.

3. Технические меры защиты, предусматривающие:

– защитное заземление;

– автоматическое отключение питания (защитное зануление, защитное отключение);

– уравнивание (выравнивание) потенциалов;

– двойную изоляцию, изолирование рабочего места;

– сверхнизкое (малое) напряжение;

– защитное электрическое разделение сетей;

– контроль, профилактика изоляции, обнаружение её повреждений, защита от замыканий на землю;

– защиту от перехода напряжения с высшей стороны на низшую;

– грозозащиту.

В стандарте ГОСТ Р МЭК 61140-2000 основное правило защиты от поражения электрическим током сформулировано следующим образом: опасные токоведущие части не должны быть доступными, а доступные проводящие части не должны быть опасными в нормальных условиях и при наличии неисправности.

В настоящее время одним из наиболее эффективных электрозащитных средств является автоматическое отключение источника питания, включающее защитное зануление или защитное отключение, которое защищает человека от поражения в условиях неисправности электроустановки – при повреждении или пробое изоляции электроустановки на корпус. Этот способ является превентивным электрозащитным мероприятием и в сочетании с современными системами заземления (TN-S, TN-C-S, ТТ) обеспечивает высокий уровень электробезопасности при эксплуатации электроустановок в сетях до 1000 В.

Задача защитного зануления – быстрое и надёжное автоматическое отключение электрооборудования при нарушении изоляции и появлении на корпусах электрооборудования опасного напряже­ния.

Для решения этой задачи металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением, соединяют проводниками с заземлённой нейтральной точкой обмотки источника тока или её эквивалентом (глухозаземлённой нейтралью). Принципиальная схема зануления в сети трёхфазного тока показана на рис. 1.

Проводник, обеспечивающий соединения зануляемых частей с глухозаземленными нейтральной точкой, называ­ется нулевым защитным проводником. В качестве нулевых защитных проводников применяют голые или изолированные проводники, стальные полосы, кожухи шинопроводов, алюминиевые оболочки кабелей, различные металлоконструкции зданий, подкрановые пути и т. д.

Принцип действия зануления заключается в том, что при появлении напряжения на нетоковедущих частях оборудования возникает ток короткого замыкания I_к.з, то есть замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками (петля " фаза – ноль"). Его значение превышает номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или автоматических выключателей (расцепителя автоматического выключателя, магнитного пускателя со встроенной тепловой защитой, контактора с тепловыми реле и т. п.) не менее чем в 3 раза. При такой силе тока короткого замыкания происходит быстрое перегорание плавкой вставки (или срабатывание других автоматических защитных средств). Перегорание плавких вставок происходит за 5…7 с, отключение повреждённых фаз автоматическими устройствами – за 1…2 с.

1 – аппараты защиты от токов короткого замыкания (предохранители, автоматические выключатели и т. п.); 2 – корпус электрооборудования; Iк.з – ток короткого замыкания; Iз – часть тока короткого замыкания, протекающая через землю; Zт – сопротивление обмотки транс­фор­ма­тора; Rн – сопротивление нулевого провода; Rф – сопротивление фазного провода; R0 – сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока; Rп – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника

Рис. 1. Принципиальная схема защитного зануления корпуса

электрооборудования в трёхфазной сети до 1000 В

Из рис. 1 видно, что для схемы зануления необходимо наличие глухого заземления нейтрали обмоток источника тока и повторного заземления нулевого защитного проводника. Заземление нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть, предназначено для снижения напряжения занулённых корпусов (а следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю. Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на отключающую способность схемы зануления и в этом смысле без него можно обойтись. Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к занулённому оборудованию в период, пока существует замыкание фазы на корпус. Это связано с тем, что напряжение относительно земли участка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединённых к нему корпусов исправного электрооборудования окажется близким по значению фазному напряжению сети. Это напряжение будет существовать длительно, поскольку повреждённая установка автоматически не отключится, и её трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную.