Анализ опасности поражения электрическим током: Растекание тока при замыкании на землю. Анализ опасности шагового напряжения и напряжения прикосновения.

Замыкание на землю (ЗНЗ) – случайное эл соединение частей ЭУ находящихся под U с землей или Ме частями не изолированными от земли. Может произойти при обрыве ВЛ, пробое изоляции кабеля, соединении токовед частей ЭУ с заземленным корпусом. Объем земли где проходит ток ЗНЗ – поле растекания тока. Ток ЗНЗ зависит от проводимости грунта, а она от: рода грунта, влажности (сухой не проводит ток), температуры (с ростом снижается сопротивление; R льда выше R воды), уплотнения (плотнее – R ниже), времени года (ниже весной и осенью).

Для одиночного заземлителя потенциал в точке Х , - ток ЗНЗ. - уд сопротивление грунта.

Напряжение прикосновения – U, появляющееся на теле ч-ка при прикосновении к 2-м точкам цепи тока, в том числе при повреждении изоляции м/у частями ЭУ, которых касается ч-к.

Чем дальше от заземлителя, тем опаснее прикосновение.

Напряжением шага -U между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.U_ш=I_h·R_h,

U_ш=φ_А – φ_Б.

Точка А удалена от заземлителя на расстояние X

Точка Б удалена на расстояние (x+a) – дальше на шаг человека, поэтому

11. Анализ опасности поражения электрическим током: Сравнительный анализ опасности трехфазных сетей с изолированной и глухозаземленной нейтралью до 1000 В.

Анализ сводится к определению I_h.

а) При двухфазном прикосновении – человек попадает под линейное напряжение и путь тока через тело человека наиболее опасен (рука – рука). Ток не зависит от схемы сети, режима нейтрали и зависит только от Uсети и Rh человека.

I_h = U_л/R_h = U_ф/R_h

б) Однофазное прикосновение происходит чаще и менее опасно двухфазного т.к. зависит от схемы сети, нейтрали, r_из, С_фаз относительно земли.

(*)

Y₀=g₀+jb₀ – полная проводимость нейтрали

Y=g+jb – полная проводимость фаз

G_h=1/R_h – проводимость человека

Yзм=g’=1/rзм – проводимость замыкания на землю

В нашей стране при напряжении до 1000 В применяют две схемы:

1)трех проводная с изолированной нейтралью – 36, 42, 127, 220, 380, 660В.

2)четырех проводная с заземленной нейтралью – 220/127, 380/220, 660/380В.

1.) 3-х фазная сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме.

Y₀=0, т.е. нейтраль отсутствует или не связана с землей.

Ток протекающий через человека тем меньше, чем больше Z, т.е. чем лучше изоляция.

2). Трехфазная сеть с изолированной нейтралью в аварийном режиме.

Третья фаза замкнута на землю через r_зм,т.к. r_зм <<R_h, то

При r_зм <<R_h U≈ U_ф=U_лин

Выводы: В нормальном режиме, чем лучше качество изоляции, тем меньше I_h, U_пр=U_ф. В аварийном режиме при прикосновении человека к исправной фазе U_пр значительно больше U_ф, но чуть меньше линейного. Защитная роль изоляции исчезает.

3). 3-х фазная сеть с глухо заземленной нейтралью в нормальном режиме.

r₀<<Z_из

Согласно ПУЭ r₀ меньше или равно 10 Ом следовательно R_h>>r₀ следовательно U_пр≈U_ф.

 

4.)3-х фазная сеть с глухо заземленной нейтралью в аварийном режиме.

Если rзм → 0 U_пр → U_ф =U_л

Если r₀ → 0 U_пр → U_ф.

1) При прикосновении в нормальном режиме человек оказывается практически под U_ф. Не зависит от Z_из фаз относительно земли (как в сети с изолированной нейтралью). Следовательно, этот случай более опасен, чем нормальный режим в сети с изолированной нейтралью.

2) В аварийном режиме если r₀ →0, то U_пр→U_ф; если r_зм →0 U_пр→ U_л, но т.к. они отличны от 0 то U_ф<U_пр<U_л.

Этот режим менее опасен, чем аналогичный в сети с изолированной нейтралью т.к. там U_пр близко U_л, и всегда значительно больше U_ф.

3)Положительные свойства в нормальном режиме проявляются в сети с изолированной нейтралью, а в аварийном режиме в сети с глухозаземленной нейтралью.

12. Защита от поражения электрическим током: Защитные меры в ЭУ (перечислить, краткая характеристика каждого)

1. Электрическое разделение сетей - деление единой разветвленной сети на ряд небольших сетей такого жеU. Осуществляется путем подключения отдельных ЭП через разделительный тр-ор(РТ). Область применения: Сети до 1000 В с изолированной нейтралью (передвижные ЭУ; ручной электроинструмент; лаборатории; испытательные стенды). Цель - Уменьшить за счет высоких R фаз относительно земли. Недостатки - при глухом ЗНЗ при однофазном прикосновении ч-ка к исправной фазе, он попадает под линейное U. Чтобы избежать опасности ЗНЗ надо следить за изоляцией.

2. Малые напряжения. Это U не более 42 В между фазами и по отношению к земле, его применяют в целях уменьшения опасности поражения током. При малом напряжении, через R_h протекает малый I_h и R_h велико, что способствует еще большему уменьшению I_h

3. Компенсация емкостной составляющей I_зз. Контроль и профилактика повреждений изоляции позволяют поддерживать R_изол на высоком уровне. Емкость фаз относительно земли не зависит от каких- либо дефектов, она определяется общей протяженностью сети, высотой подвеса проводов ВЛ, толщиной фазной изоляции жил кабеля. Поэтому емкость сети не может быть снижена. В процессе эксплуатации сети ее емкость изменяется лишь за счет откл и вкл отдельных участков сети. Для уменьшения I_зз. служат дугогасящие катушки (реактор), включаемые между нейтральной точкой и землей. Усл полной компенсации:

3b_c=b_L (резонанс), b_c=wc,

b_L=1/wL=>

3wc=1/wL=>

3w²LC=1. В реальных сетях существуют режимы недокомпенсации при 3b_c>b_L или перекомпенсации при 3b_c<b_L.

4. Защита от случайного прикосновения. Ограждение токоведущих частей. Блокировка. Двойная изоляция. Расположение токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

5. Контроль и профилактика повреждений изоляции. Испытание повышенным напряжением и осмотры.

6. Защита от перехода ВН в сеть НН. Это возможно, если повреждена изоляция в трансформаторе, что может привести к замыканию на корпус и между ВН и НН. на сеть НН накладывается ВН, на которое она не рассчитана. Способы защиты зависят от режима нейтрали: 1. Нейтраль ВН заземлена – замыкание на НН вызывает отключение тр-ра, т.к. срабатывает защита. 2. Сеть выше 1000 В изолирована, а НН заземлена. При замыкании между обмотками происходит ЗНЗ. 3. Сеть ВН и НН с изолированной нейтралью. В этом случае переход ВН в НН очень опасное явление Если в сети НН нейтраль заземлить нельзя, то нейтраль соединяют с землей через пробивной предохранитель.

7. Защитное отключение. быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение ЭУ при возникновении в ней опасности поражения человека током. Суть – немедленный разрыв цепи замыкания, как только появится опасность.

8. Защитное заземление. Преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказываться под напряжением, вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения током. Область применения защитного заземления: Cети до 1000 В: переменного тока, трехфазные, трехпроводные сети с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли; а также сети постоянного тока, двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока, Сети выше 1000 В: переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или средней точки обмоток источника тока.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя (проводников, электродов, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей)и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановок с заземлителем. В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземленного оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

9. Зануление. это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником, металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (нулевой защитный проводник – проводник, соединяющий зануленные части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или с ее эквивалентом). Принцип действия:превращение замыкания на корпус в однофазное КЗ с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную ЭУ от питающей сети.

13. Защита от поражения электрическим током: Электрозащитные средства и приспособления, применяемые в электроустановках.

Электрозащитные средства (ЭЗС)– это средства, служащие для защиты людей работающих в ЭУ, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги, напряжения электромагнитного поля.

ЭЗС делятся на: Основные средства, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение ЭУ, и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Дополнительные – средства, дополняющие основные, а так же служащие для защиты от U_пр и U_ш, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными средствами.

Основные ЭЗС до 1000В: Изолирующие штанги; Изолированные электроизмерительные клещи; Указатели напряжения; Диэл перчатки; инструмент с изолир рукоятками. Основные ЭЗС выше 1000В: Изолир штанги; Изолир клещи; Указатели напряжения; Указатели напряжения для фазировки; Изолирующие средства и приспособления для работ на ВЛ с непосредственным прикосновением к токоведущим частям (Изолирующие лестницы, площадки, тяги, канаты, корзины, кабины). Дополнительные средства выше 1000В: Диэл перчатки. Диэл боты. Диэл ковры. Изолире подставки и накладки. колпаки. Индивидуальные экранирующие комплекты. Переносные заземления. Оградительные устр-ва. Плакаты. Дополнительные средства до 1000В. Диэл калоши. ковры. ПЗ. Изолир подставки и накладки. Оградительные устройства. Плакаты и знаки безопасности.

При использовании основных достаточно одного дополнительного средства, за исключением случаев освобождения человека от воздействия тока

14. Защита от поражения электрическим током: Опасность атмосферных перенапряжений и защита от них. Молниезащита

Ток молнии производит тепловое, электромагнитное, а также механическое воздействия на те объекты, по которым он проходит. Помимо прямого удара молнии в здание, сооружение, дерево, проявления молнии могут быть в виде электростатической и электромагнитной индукции.

Электростатическая индукция проявляется тем, что на изолированных металлических предметах наводятся опасные электрические потенциалы, вследствие чего возможно искрение между отдельными металлическими элементами конструкций и оборудования.

В результате электромагнитной индукции, обусловленной быстрым изменением значения тока молнии в металлических незамкнутых контурах, наводятся электродвижущие силы, что приводит к опасности искрообразования между ними в местах сближения этих контуров. Предусмотрена молниезащита зданий и сооружений в зависимости от назначения, интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения, а также от ожидаемого количества поражений молнией в год по одной из трех категорий устройства молниезащиты и с учетом типа зоны защиты.

Подсчет ожид-го кол-ва N поражений в год: 1.для сосредоточенных зданий и сооружений ; 2.для зданий и сооружений прямоуг-й формы: ,

h- наиб. высота здания или сооружения, м; S,L- ширина и длина здания или соор-я, м; n-среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной пов-ти в месте нах-я здания или соор-я.

Здания и сооружения I и II категориям, д.б. защищены от: 1. прямых ударов молнией, 2. вторичных ее проявлений, 3. заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.

Здания и сооружения III категории, д.б. защищены от 1 и 3. Наружные установки II категории, д.б.защищены от 1 и 2. Наружные установки III категории, д.б. защищены от 1.

Зона защиты молниеотвода – пр-во, внутри к-го здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с надежностью не ниже опр-го знач-я. Зона защиты типа А обладает надежность 99,5% и выше, а типа Б – 95% и выше. Типы молниеотводов: 1.Одиночный стержневой молниеотвод. 2.Двойной стержневой молниеотвод. 3.Многократный стержневой молниеотвод 4.Одиночный тросовый молниеотвод. 5.Двойной тросовый молниеотвод.

Расчет для 4:

h < 150 м, где h – высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сеч. 35-50 мм² при известной высоте опор h_ОП и длине пролета а высота троса опр-ся:

h=h_ОП-2 при а < 120 м,

h=h_ОП-3 при 120 < а < 150 м.

Тип А: h_О=0,85h; r_О=(1,35-0,0025h)h;

r_Х=(1,35-0,0025h)(h- h_Х/0,85))- радиус защиты на высоте h_Х;

Тип Б: h_О=0,92h; r_О=1,7h; r_Х=1,7(h- h_Х/0,92);

Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных знач-ях hх и r_Х:

h=(r_Х+1,85h_Х)/1,7.

Предусматриваем заземлитель.