Анализ опасности поражения током при прикосновении к токоведущему проводу

Конструкции электрических сетей относится:

1) однофазная двухпроводная (трехпроводная) с заземленной нейтралью источника тока – бытовые электросети, система освещения

Н – нейтральная точка; R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока

2) трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной нейтралью источника тока – промышленная электросеть

Варианты случайных прикосновений к токоведущим проводникам:

1однополюсное (однофазное) – человек прикасается к одной фазе и стоит на токопроводящем основании;

2двухполюсное – человек прикасается к двум роводникам сети.

Анализ однополюсного прикосновения к бытовой сети.

R_Н – сопротивление человека (1000 Ом),

R_ВО – сопротивление внешних объектов (подошва обуви, пол, стены, грунт),

R₀=40 Ом – основное, иногда R₀=10 Ом.

Сопротивление участка цепи R_Н + R_ВО + R₀.

Пример 1.

Электропоражение произошло в подвальном этаже здания. Сеть однофазная двухпроводная с заземленной нейтралью. Напряжение 220В. Прикосновение однополюсное. Пол земляной. Обувь сырая. R_обуви=500Ом. Оценить возможность электропоражения.

- фибриляционные токи – реальная угроза для жизни в течении короткого промежутка времени.

Пример 2.

Исходные данные те же. Поражение на 6 этаже кирпичного здания. Обувь сухая. R_обуви=3кОм. Пол сухой деревянный R_пола=30кОм. R_{смены одного этажа}=10кОм.

- ощутимые токи – опасность минимальна.

Пример 3.

Исходные данные те же. Прикосновение двухполюсное.

- фибриляционные токи – реальная угроза для жизни в течении короткого промежутка времени.

В сетях с изолированной N (N изолированно от земли) опасность однополюсного прикосновения зависит от сопротивления изоляции и емкости относительно земли которого провода, к которому человек не прикасается.

Методика анализа.

Цель анализа расчетным путем определить I_н в мА, расчетное I_н сравнить с допустимыми величинами, определить степень поражения.

1Составляется принципиальная электрическая схема с конструкциями сети и техническими параметрами, способом прикосновения, внешними объектами.

2Составляется схема протекания тока, показывается в виде тонкой линии на принципиальной электрической схеме.

3Вычисляется полное сопротивление электрической цепи.

4Вычисляется ток проходящий по телу человека I_н.

Причины электропоражений

1Прикосновение к токоведущему проводу в низковольтных сетях (U<1000В) или приближение на опасное расстояние к высоковольтной сети.

2Замыкание (пробой) фазного провода на металлический корпус машины.

3Замыкание фазного провода на землю и нахождение человека от этого провода на расстоянии меньше 5 метров – шаговые напряжения.

4Разряд статического электричества через человека.

5Несогласование или ошибочные действия персонала.

Напряжения прикосновения.

Разность потенциалов двух точек: 1-ая точка – прикосновение рукой, 2-ая точка прикосновение человека ногой или 2-ой рукой.

Шаговые напряжения.

Иногда при обрыве фазного провода и падении его на землю не происходит автоматического отключения провода. Провод падает на предмет. По этой причине по всей цепи происходит стекание тока в землю – ток замыкается на землю.

При такой схеме тока около т. М на поверхности земли образуется опасная зона – зона шагового напряжения. Форма зоны круг. Максимальный радиус 20 метров. Реальная опасность на расстоянии 5 метров от центра.

М – место замыкания фазного провода на землю.

Шаговые напряжения. Способы защиты.

При замыкании провода на землю.

Максимальный потенциал в точке М на периферии круга.

В.

Величина потенциала на поверхности земли вдоль радиуса изменяется по гиперболическому закону,

I_З.З. – ток замыкания на землю;

ρ_гр – удельное сопротивление грунта;

х – расстояние от точки замыкания (от т.М) до расчетной точки (т.А);

а, м – длина шага.

Шаговое напряжение – разность потенциалов точек А и В на роверхности грунта, на которых одновременно стоит человек:

В.

Таким образом длина шагового напряжения зависит от:

1) напряжения сети I_З.З.;

2) вида грунта;

3) от расстояния до места замыкания – х;

4) длина шага.

От места замыкания удаляются мелкими шагами.

Средства защиты от поражения электрическим током. Классификация. ГОСТ 124019

1Средства защиты недопускающие прикосновения к токоведущему проводу: скрытая проводка (электрический кабель под слоем штукатурки); ограждение оголенных концов провода - корпус розетки, электрический шкаф станка; выключатель рубильника; усиленная изоляция проводников; двойная изоляция (вся электрическая система в машинах изолирована и корпус выполняется пластмассовый – стиральные машины); прокладка в металлических трубах. Размещение неизолированных проводников на недоступной высоте или на глубине.

2Средства защиты недопускающие электропоражения при замыкании фазового провода на металлический корпус:

- заземление корпуса;

- зануление корпуса;

- защитное отключение.

28.Защитное заземление. Расчёт

Заземление – это преднамеренное соединение корпуса электрической машины с землей (заземляющим устройством).

Главная характеристика заземляющего устройства – величина сопротивления R. R < R_доп, Ом; R_доп=40Ом.

Назначение заземления: 1) выровнять электрический потенциал корпуса электрической машины и земли за счет малого сопротивления, т.е. понизить напряжение прикосновения; 2) устранить возможность шагового напряжения на поверхности земли за счет рационального размещения заземлителей (по контуру здания).

Область применения: заземляющие устройства применяются в сетях с изолированной нейтралью источника тока, как единственное средство защиты.

В сетях с заземленной нейтралью источника тока возможно применение двух защитных устройств: около источника тока (трансформатора), около производственного здания (цеха). Эти заземляющие устройства являются частью системы зануления.

Конструкция заземляющих устройств.

к₁, к_n – корпуса станков.

1, 1_n – у каждого станка должен быть болт заземления;

2, 2_n – заземляющий провод у каждого станка (диаметр не меньше диаметра фазного провода, красится в черный цвет);

3 – общая заземляющая жила;

1, 2, 3 – части под землей;

4 – проводник металлический который соединяет надземную с подземной частью;

5 – горизонтальный заземлитель (стальная полоса), который выполняется по контуру здания, сечением 40*4, h = 1м;

6 – вертикальный заземлитель (стальная труба, уголок), длина 3-12 метров, максимальный диаметр 80мм.

Количество штук определяется по расчету и зависит от вида грунта.

а – расстояние между вертикальными заземлителями;

t – расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя;

L – периметр здания.

t = h + l/2.

Расчет заземляющих устройств.

Цель расчета – определить количество вертикальных заземлителей, при которых расчетные сопротивления заземляющих устройств удовлетворяет неравенству R < R_доп.

Порядок расчета:

1Определить по ГОСТу величину R_доп.

2Определить по таблицам или методом измерения удельное электрическое сопротивление грунта ρ, .

3По справочнику определить специальные коэффициенты:

- коэффициент для горизонтального заземлителя (показывает во сколько раз удельное сопротивление грунта больше чем для вертикального заземления за счет замерзания, засыхания) к₁=1,5;

- коэффициенты экранирования η_в, η_г – эти коэффициенты тем меньше, чем сложнее конструкция заземляющего устройства.

4) Разработать конструкторскую схему заземляющего устройства.

5) Вычислить сопротивление растекания тока для одного вертикального заземлителя:

6Вычислить сопротивление растекания тока от горизонтального заземлителя:

,

где в – ширина полосы, в=40мм.

7Вычислить количество вертикальных заземлителей:

, штук.

8Уточняется чертеж заземляющего устройства.

После изготовления заземляющего устройства проводятся контрольные измерения сопротивления. Измеренное сопротивление должно удовлетворять неравенству R < R_доп.

Зануление

Зануление преднамеренное соединение корпуса электрической машины к нулевому защитному проводнику (нулевому проводу).

Область применения: только в сетях с заземленной нейтралью источника тока и при наличии нулевого провода (нулевого защитного проводника).

Принцип действия зануления.

При занулении искусственно создается цепь короткого замыкания на тот случай, когда происходит замыкание фазного провода на корпус. Достигаемая цель – мгновенно отключить неисправное электрооборудование. Время отключения – десятые, сотые доли секунды. Быстрота срабатывания зависит от типа предохранительного устройства.

Схема системы зануления.

1 – элемент системы зануления;

2 – защитное зарядное устройство (плавкий предохранитель);

R₀ – сопротивление заземляющего устройства нейтрали источника тока;

R_П – заземляющее устройство около потребителей (здание цеха).

В системе зануления должно применяться заземляющее устройство. Поэтому система зануления является основным средством защиты в деревообрабатывающем производстве.

Расчет систем зануления:

Цель расчета - проверить отключающую способность системы зануления, проверить выполнение неравенства ,

где - расчетный ток в цепи короткого замыкания, А (определяется расчетным методом);

к – коэффициент запаса, зависит от конструкции предохранительного устройства, к=1,4-3; если предохранитель плавкий к=3, для других предохранителей «к» записано на корпусе устройства;

- номинальный ток, при котором заканчивается срабатывание предохранительного устройства (на корпусе предохранительного устройства).

Предохранительное устройство выбирается по мощности электродвигателя и режиму работы электродвигателя.

Методика расчета тока короткого замыкания:

1Составить принципиальную схему системы зануления.

2Составить монтажную схему, на которой указать технические характеристики источника переменного тока (трансформатора), технические характеристики кабельной сети, выбранного предохранительного устройства и защищаемого электродвигателя.

z_тр – полное сопротивление обмотки трансформатора;

1 – нулевой провод (1*16, 16 – сечение, мм²);

3 – фаза (3*25, 25 – сечение, мм²);

0,5км – расстояние от понижающего трансформатора до данного станка.

3Составить схему замещения (наиболее упрощенный вариант электрической схемы).

z_ф – полное сопротивление фазового провода, состоит из активного и индуктивного сопротивления (индуктивное сопротивление мало если материал медь и аллюминий), .

z₀ – полное сопротивление нулевого провода: состоит из активного и индуктивного. Если материал системы алюминий, индуктивным сопротивление пренебрегают, .

Ом где - удельное сопротивление для материала системы, l – длина провода, м; S – площадь, мм².

1Определить расчетный ток короткого замыкания.

.

2Проверить выполнение неравенства.

Неравенство выполняется – кабель и предохранитель выбраны правильно. Неравенство не выполняется если мощность электродвигателя