Жерлендіру кедергісін өлшеу

Электр тогының соғу нәтижесіндегі адамның электр тогымен зақымдануының барлық жағдайлары тек электр тізбегінің адам денесі арқылы тұйықталуы кезінде болады немесе басқаша айтар болсақ,арасында бірнеше кернеулігі бар ток тізбегінің кем дегенде екі нүктесімен адамның жанасуы кезінде болады.

Адам денесі арқылы өтетін ток мәнімен немесе жанасу кернеулігімен бағаланатын осындай жанасу қауіпі бірнеше факторларға байланысты: адам денесі арқылы өткен ток тізбегінің тұйықталу схемасына, желі кернеулігіне, желінің өзінің схемасына, оның бейтараптарының тәртібіне (яғни бейтараптың оқшаулануы немесе жерлендірілуі), ток өткізгіш бөліктерінің оқшаулану дәрежесіне, сонымен катар ток өткізгіш бөліктерінің жерге қарағандағы сыйымдылық мәніне байланысты.

Демек, аталған қауіп біркелкі емес: бірінші жағдайда адам денесі арқылы өткен ток тізбегінің тұйықталуы аздаған ток тізбегінің өтуімен байланысты болады және ешқандай қауіп төндірмейді, ал екінші жағдайда -тоқ мәні үлкен болып, адамның өліміне әкеп соқтырады.

Электр тогымен зақымдалу сәтсіз жағдайларының негізгі бірден бір себебі электр қондырғыларының металл құрылымдық бөлшектерінде кернеудің туындауы болып табылады, оларда қалыпты жағдайда кернеу туындамайды - корпустар, кожухтар, қоршаулар және т.с.с. Осы бөліктерде кернеулер келесідей жағдайлардың салдарынан туындайды: электр қондырғысының тоқ өткізгіш бөліктерінің оқшаулағышының зақымдалуынан (механикалық әсер ету салдарынан, электрлік үзілулерден және ескіру салдарынан болатын жағдай); кернеулігі бар сымтемірлердің электр қондырғысына құлауынан; желі фазасының жерге тұйықталуынан. Осындай жағдайларда ток соғу қаупін жерлендіру;нөлге қосу; қорғаныстық сөну; потенциалдарды теңестіру; екі қабатты оқшаулау; және аз кернеулерді қолдану мен арнайы қорғаныс құралдарын қолдануарқылы алдын алуға болады.

Қорғаныс жерлендіру деп – корпусқа тұйықталу салдарынан немесе басқа да себептерге байланысты (индуктивті әсер, потенциалды шығару) кернеу туындауы мүмкін ток өткіздейтін металл бөліктерді жерге немесе оның эквивалентіне арнайы электрлік қосылуды айтамыз.

Қорғаныстық жерлендіргіштің әрекет ету принципі – кернеулік туындаған корпус пен жер арасындағы кернеуді қауіпсіз мәнге дейін төмендету. Аталған кернеу жанасу кернеуі U_пр деп аталады. Оған жерлендірілген қондырғы потенциалын төмендету арқылы қол жеткізуге болады, сонымен қатар ток жерге өткен кезде жер бетінде туындайтын потенциал негізінде адам тұрған дененің және женлендірілген қондырғының потенциалдарын теңестіру. Аталған потенциалдар опырақьың артық кедергісіне байланысты (1х10³—1 х10⁴ Ом м.) туындайды және токтың берілу жерінен таралуына байланысты азаяды. Тоқтың жерге берілген жеріне жақын адам тұрған дененің потенциалы жерлендірілген қондырғының потенциалына тең. Сонымен қатар жанасу кернеулігін анықтайтын потенциалдар айырмашылығы минималды. Аталмыш адам тұрған дене тоқтың жерге берілу жерінен алшақтаған сайын көрсетілген потенциалдар айырмашылығы артады, яғни потенциалдарды теңестіру нәтижесі әлсірейді. Адам тоқтың жерге берілген жерінен 20м және одан да үлкен қашықтыққа алшақтаса, онда жанасу кернеулігі, электр қондырғысының кернеуі бар корпусының потенциалына тең болады.

Егер электр қондырғысының корпусы жерлендірілмеген болса және ол фазамен байланыста болса, онда адамның осындай корпуспен жанасуы фазамен жанасқандай болады. Осы жағдайда бейтарап сымы оқшауланған үш фазалы электр желісінің фазалық сымтемірімен жанасқан адм денесі арқылы өтетін ток өлшемін кешенді түрде келесі қатынас арқылы анықталады.

 

, (1)

 

Мұндағы: I_ч,U_ф, Zu - фазалық кернеуліктің В және бір фаза оқшаулағышының кедергілерінің тоқтар А жиыны, Ом; R_ч– адам денесінің кедергісі, Ом, R_об – аяқ киімнің кедергісі, Ом, R_п – еден (адам тұрған дене) кедергісі, Ом.

Аяқ киімнің, еденнің және сымтемір оқшаулағыштарының кедергілері, жерге қарағанда аз болса, онда мұндай тоқ қауіпті мәндер туындатуы мүмкін.

Бейтарап сымы жабық жерлендірілген үш фазалы электр желілері үшін (1-сурет) жерлендірілген бейтараптың өткізгіштігімен салыстырғанда фазалық сымтемірлердің оқшаулағыштарының жерге байланысты өткізгіштігі ескерілмейтіндей аз, сондықтан адам денесі арқылы өтетін ток мөлшері оқшаулағыштың кедергісіне тәулсіз және келесіге тең:

 

, (2)

 

Ең қолайсыз жағдайлардың бірі ол - егер фазамен жанасқан адамның аяғында тоқ өткізетін аяқ киім киіп (дымқыл немесе шегелер қағылған), дымқыл жерде немесе ток өткізгіш дененің үстінде тұрса (металл еденде, металл құрылымда), яғни R_об=0 және R_п =0 деп алынатын жағдай. Бейтарап сымның жерлендіргішінің кедергісі әдетте адам денесінің кедергісінен әлде қайда кіші болады (R_о=10 Ом-нан аспайды) және оны елемеуге болады. Осындай жағдайда адам денесі арқылы өтетін ток өлшемі қауіпті өлшемге дейін жетеді. Мысалы, R_ч=1000 Ом(болуы мумкін өлшем) және R₃ =4 Ом болса, онда I_ч=220/(1000+4)≈0,22 А.

 

 

Сурет 10 – Бейтарап сымы оқшауланған үш фазалы электр желісінің фазалық сымына адамның жанасуы.

 

Жерлендіргіш құрылғысы деп жерлендіргіштер жиынын айтамыз - олар жерлендірілетін бөлік пен жерді біріктіретін жерлендіргіш өткізгіштерден тұратын металл сымтемірлер.

Жерлендіргіштер - жерлендіру мақсатында ғана қолданылатын – жасанды және басқа мақсаттармен жерге қадалған металл бұйымдар – табиғи болып бөлінеді.

Жасанды жерлендіргіштер үшін қарапайым тік және көлденең электродтар қолданылады, яғни дара жерлендіргіштер.

В, U =380В)

 

 

 

Сурет 11 – Бейтарап сымы жабық жерлендірілген үш фазалы электр желілерінің фазалық сымымен адамның жанасуы.

 

Тік электродтар ретінде диаметрі 3-5см болатын болатты құбырлар және өлшемдері 40х40 тан 60х60мм дейінгі, ұзындығы 2,5-3м бұрышты болаттар, сондай-ақ диаметрі 10-12мм және ұзындығы 10м жуық болатты арқандар (прутки) қолданылады.

Тік электродтарды бір-бірімен біріктіру үшін өзіндік көлденең электродтар ретінде қиылысы 4х12мм етіп тілінген жолақты болаттар немесе шеңберлі етіп тілінген жолақты болаттар немесе шеңберлі етіп тілінген диаметрі 6мм болаттар қолданылады.

Тік электродтарды жерге орнату үшін алдымен тереңдігі 0,7-0,8м траншея қазады, содан соң оларды орнатып бір-біріне дәнекерлеу арқылы болатты жолақтармен біріктіреді.Көлденең электродтарды да дәл осындай траншеяларға орнатады. Траншеяларды топырақпен көмеді (құрылыс заттарынан тазартылған) содан соң жерлендіруші металл бұйымдарды үнемдеуге және топырақтың өткізгіштігін арттыруға мүмкіндік беретіндей траншея үстіндегі топырақты нығыздайды (трамбовка).

Жерлендірілетін қондырғының жерлендіргішінің орналасқан жеріне байланысты жерлендіргіш қондырғының (ЖҚ) 2 түрі болады: шығарылатын және контурлы ЖҚ. Шығарылатын ЖҚ-ның жерлендіргіші жерлендірілетін қондырғының орналасқан алаңынан тыс жерде орнатылады. Ол адам тұрған дене мен жерлендірілетін қондырғылардың потенциалдарын теңестіруді қажет етпейді. Осындай ЖҚ-ң тиімділігі жерлендірілген қондырғының потенциялын теңестіруге ғана негізделген. Сонымен қатар жерлендіргіш электродтар саны мен олардың орналасу схемалары маңызды болмай қалады, сурет 3.

Фаза корпусқа тұйықталып, тоқ жерлендіргіш I₃ арқылы өткенде w₃Σ(Х) ток жерлендіргіш бетіндегі нүктеде максимал мәнге жетеді де 20м кейін сөнеді. Сонымен қатар электр қондырғының корпусын ұстаған адамның қолына жерлендіргіштің w₃ потенциалы әсер етеді, ал аяғы 0-ге жуық потенциал үстінде болады. Қолы мен аяғының потенциалдарының айырмашылығына тең жанасу кернеулігі U_пр , осы жағдайда w₃–тең болады.

 

Сурет 12 – шығарылатын(негізделген) жерлендіргіш.

 

Контурлық ЖҚ – электрлік қондырғы орналасқан алаңда жерледіргіш электродтардың біркелкі орналастырылуымен сипатталады. Осындай ЖҚ таралған деп аталады. Осы жағдайда жанасу кернеулігін төмендету электр көзінен келген кернеуді қайта таратуға ғана емес, сондай-ақ электр қондырғысының жерлендірілген корпусы мен адам тұрған дененің потенциалдарын теңестіруге негізделген, ол 4-суретте көрсетілген.

Сонымен қатар жеке жерлендіргіштердің таралу потенциалдары қосылады да потенциалдардың соммалық таралуы w₃S(х) алынады. Осылайша жұмыс алаңындағы потенциалдар өзінің өлшемі бойынша қондырғының жерлендірілген корпусының потенциалына теңеседі, сондықтан жанасу кернеулігі U_пр әлдеқайда төмендейді және j₃ бөлігін құрайды.

Табиғи жерлендіргіштер ретінде келесілер қолданылуы мүмкін: жер астындағы су және басқа да металлқұбырлар (жанармай, жанғыш сұйықтық немесе өртпен жарылыс қаупі бар газ құбырларынан басқалары); артезиан құдықтарының құбырлары; ғимараттар мен үймереттердің темір бетонды арматуралары мен металл құрылымдары (жерге байланыстырылған); гидротехникалық үймереттердің металл шпунттары; жерге көмілген сымтемірлердің қорғасын қаптамалары.

 

 

Сурет 13 – контурлы (таралған) жерлендіргіш жағдайы.

 

Табиғи жерлендіргіштер ретінде сымтемірлердің алюминді қаптамалары мен алюмин өткізгіштерді қолдануға болмайды.

Жоғарғы кернеудегі электр тарату қондырғысындағы табиғи жерлендіргіш ретінде найзағайдан қорғану тросы бар ауа тізбектерінің тіреулерін жерлендіру, бірақ тростар осы тіреулерден оқшауланбаған болуы керек.

Табиғи жерлендіргіштерде тоқ таралуының кедергісі аз болады, сондықтан оларды жерлендіру мақсатында пайдаланған, үнемдеу жағынан тиімді болады.

Жерлендіргіш өткізгіштері, яғни жерлендіргіш пен электр қондырғысын байланыстыратын құрал ретінде әдетте жолақты болат пайдаланылады.Олар ғимарат қабырғалары бойынша және басқа да құрылымы арқылы салынады. Жерлендіргіш өткізгіштер ретінде әр түрлі құрылымдарды пайдалануға болады.

Жерлендірілетін қондырғыны жерлендіру магистральна қосу, яғни жерлендіргіштен келетін негізгі жерлендіргіш өткізгішіне қосу жеке өткізгіштер көмегімен жүзеге асырылады. Сонымен қатар жерлендірілетін қондырғының кезекпен қосылуы рұқсат етілмейді.

Жерлендіргіш өткізгіштерді бір-бірімен, сондай-ақ жерлендіргіш пен жерлендірілетін қондырғыларды бір-бірімен дәнекерлеу арқылы біріктіреді, ал аппарат корпустарын, машиналар мен басқа да қондырғыларды дәнекерлеу немесе болт көмегімен біріктіреді.

Жерлендіру желілерінің түсі қара болып келеді, ол түске барлық ашық орналасқан жерлендіргіш өткізгіштер, құрылымдар мен жерлендіру желілерінің жолақтары болуы керек.

Қорғаныстық жерлендірудің қолданылу саласы – Бейтарап сымы оқшауланған 1 кВ дейін және түрлі тәртіппен істейтін бейтарап 1кВ жоғары үш фазалы желілер.

Қорғаныс жерлендіру мен нөлге қосуды орындауға қойылатын талаптар электр қондырғыларын орнату ережелері (ЭОЕ) бойынша анықталады, осы ережелерге сай, кез-келген апатты және кездейсоқ жағдайда кернеу берілуі мүмкін электр қондырғылары мен жабдықтарының ток өткізгіш бөліктері мен басқа да металл бөліктерінің барлығы жерлендірілуі немесе нөлге қосылуы тиіс (ССБТ ГОСТ 12.1.030-81):

- тұрақты тоқ кернеуі 40В және жоғары, ауыспалы ток кернеуі 380В және жоғары болған кезде – Барлық қондырғылар;

- қалыпты кернеулігі 42В жоғары, бірақ 380В ауыспалы токтан төмен және 110В жоғары, бірақ 440В тұрақты токтан кіші болған жағдайда – тек қауіптілігі жоғары бөлмелерде; аса қауіпті бөлмелерде және сыртқы электр қондырғыларда;

- жарылыс қаупі бар бөлмелерде кернеуіне байланыссыз барлық қондырғыларды жерлендіру қажет.

Ауыспалы тоқтың 42В төменгі қалыпты кернеулігінде немесе 110В тұрақты тоқта электр қондырғыларын жерлендіру немесе нөлге қосу талап етілмейді.

Бір желіден қоректендірілетін қондырғыларды жерлендіру үшін жалпы жерлендіргіш құралды жобалаған жөн. Егер бірнеше жерлендіргіш қондырғы болатын болса, онда олар өзара біріктірілуі тиіс.

Тиімді қорғанысты жүзеге асыру үшін қорғаныстық жерлендіргіш кедергісінің өлшемі, жанасу және қадам кернеулігі қауіпті мәнге жететін өлшемнен аспауы керек (1кесте).