Понятие заземляющего контура и расчет

В настоящее  время в рабочих помещениях зачастую организуется возможность приготовления  и приёма пищи, соответственно целесообразно  учитывать возможность поражения  человека электротоком в следующих  случаях:

· одновременно коснуться розетки (или проводника) с неисправным корпусом (старой изоляцией) и батареи центрального отопления;

· при  попытке набрать воды из крана, например, в электрочайник, включенный в сеть (или помыть под краном включенный электроприбор).

Обеспечение безопасности при работе с электротоком

Электробезопасность обеспечивается соблюдением ряда условий. При этом необходимо:

1. Учитывать  требования нормативной документации.

Так, например, согласно ГОСТ 12.1.038-82, при выборе и  расчёте технических устройств  и других средств защиты, учитываются  три основных параметра: сила тока, протекающего через тело человека, напряжение прикосновения и длительность протекания тока.

Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТ Р М-016-01; РД 153-34.0-03.150-00) регулируют такие вопросы как, требования к персоналу, оформление документов, испытания и др. Например:

- при  обслуживании электроустановок  с напряжением свыше 1000 В единоличная работа разрешена работнику имеющему 4 группу по электробезопасности, такую же группу должен иметь старший по смене, остальные работники могут иметь 3 группу;

- при  обслуживании электроустановок  с напряжением до 1000 В допускается 3 группа по электробезопасности.

Технические требования к электроустановкам  изложены в «Правилах устройства электроустановок (ПУЭ)», утвержденных приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 8 июля 2002 года № 204.

2. Применять  средства индивидуальной защиты.

Электрозащитные средства подразделяются на основные и дополнительные.

Основными называются такие средства, изоляция которых надёжно выдерживает  рабочее напряжение электроустановки. При использовании этих средств  допускается прикосновение к  токоведущим частям, находящимся  под напряжением. К основным электрозащитным  средствам при работе с электроустановками напряжением до 1000 В относятся: изолирующие клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки и монтёрский инструмент с изолирующими ручками.

Дополнительными называются такие изолирующие средства, которые сами по себе не могут обеспечить безопасности от поражения током. Они  являются дополнительной мерой защиты к основным защитным средствам. К  дополнительным защитным средствам  относятся в электроустановках:

- до 1000 В - диэлектрические галоши, коврики и подставки;

- напряжением  выше 1000 В - диэлектрические перчатки, рукавицы, галоши, боты, коврики и изолирующие подставки;

3. При  высоком напряжении использовать защиту расстоянием (таблица 1).

Таблица 1

Зависимость безопасного расстояния (м) от величины электрического напряжения (кВ)

При напряжении, кВ	1-35	60, 110*	150	220	330	400, 500*	750	800 (постоянный ток)	1150
Расстояние, м (не менее)	0,6	1,0	1,5	2,0	2,5	3,5	5,0	3,5	8,0

 

При напряжении до 1000 В безопасное расстояние до воздушных линий определяется в 0,6 метра, а для остальных электроустановок не нормируется и определяется отсутствием прикосновения;

4. Учитывать,  что шаговое напряжение опасно  до 20 метров от точки касания  проводника с землёй. В случае  попадания в зону действия  шагового напряжения, рекомендуется  выходить скользящим шагом (не  отрывая ног от поверхности  земли) так, чтобы ступни ног  постоянно соприкасались друг  с другом;

5. Использовать  электроинструмент, работающий при  безопасном напряжении тока. При  расчёте безопасного напряжения  необходимо учитывать:

- сопротивление  человека, принятое для расчётов  равным 1000 Ом;

- определение,  что безопасным считается электроток  такой силы, при которой возможен  самостоятельный отрыв человека  от электроустановки, находящейся  под напряжением (для тока промышленной  частоты - 0,01 А, для постоянного тока - 0,05 А).

Предел  опасного напряжения при этом составит:

U = I * R = 0,04 А * 1000 Ом = 40 В.

Для сухих  помещений (относительная влажность  менее 60%) с учётом, что кожа человека имеет сопротивление 3 и более  кОм, безопасным можно считать напряжение до 36-40 В;

6. Увеличивать  сопротивление за счёт изоляции  токоведущих частей и изоляции  рукояток инструментов. Сопротивление  изоляции должно быть не менее  числа, указывающего напряжение  сети, увеличенного в тысячу раз,  но не менее 0,5 МОм.

Во время  работы электроустановок, состояние  электрической изоляции ухудшается за счёт нагревания, механических повреждений, влияния климатических условий  и окружающей производственной среды (наличие химически активных веществ, негативных температурных режимов  и др.). Контроль изоляции проводится периодически (не реже одного раза в  три года) с применением специальных  устройств (мегаомметров).

При работе с напряжением до 1000 В использовать в качестве средств индивидуальной защиты резиновые перчатки, резиновые коврики, резиновые боты и галоши, а при работе с напряжением более 1000 В используются специальные изолирующие штанги и клещи;

7. Использовать  защитное отключение, срабатывающее  в течение не более 0,2 секунды  в случае повреждения (пробоя);

8. Учитывать,  что электрическое разделение  сети позволяет повысить сопротивление  на её отдельных участках;

9. Применять  оградительные устройства. Ограждения  применяются как сплошные, так  и сетчатые. Ограждения должны  быть огнестойкими;

10. Использовать  автоматическую блокировку, обеспечивающую  снятие напряжения в случаях  несанкционированного проникновения  за ограждение;

11. Применять  сигнализацию (световую, звуковую и  др.);

12. Использовать  организационные меры – организация  обучения, инструктирования и проверки  знаний электробезопасности, проведение  медицинских осмотров, оформление  нарядов-допусков и т.п.;

13. Применять  технические средства защиты  от электротока: 

а) защитное заземление. Корпус прибора (станка) заземляется  проводником с сопротивлением менее 0,4 Ом. В случае прикосновения человека к повреждённому корпусу, он не получит  удар электротоком, так как сопротивление  человека намного больше, чем заземляющего проводника;

б) зануление с заземлением нулевого провода генератора. В этом случае корпус прибора (станка) соединён с заземлённым нулевым проводом, имеющим сопротивление менее 4 Ом. При замыкании фазы на корпус произойдёт прерывание электросети, так как сгорят предохранители;

14. Следить  за состоянием проводников и  розеток в рабочих и санитарно-бытовых  помещениях.

Учитывая  большую потенциальную опасность  электрического тока в жизни человека, необходима комплексная защита с  периодическим обучением (инструктированием) персонала.

Статическое и атмосферное электричество

Статическое электричество возникает от соприкосновения  двух разнородных тел. Накопление зарядов  статического электричества происходит как при трении сыпучих веществ, так и при перекачке жидкостей (например, нефти). Способствует этому  явлению сухой воздух. Искровой заряд  статического электричества, часто  достигает напряжения в несколько  тысяч вольт.

Вредное проявление статического электричества  возможно в виде:

1. Взрывов  и пожаров от искр, возникающих  за счёт разности потенциалов  двух неоднородных тел (достигает  10 и более кВ, при этом бензин, например, воспламеняется от разряда при напряжении 1000 В, пыль взрывается при разряде до 5 кВ);

2. Отрицательного  воздействия на здоровье человека. Особенно страдает нервная и  сердечно-сосудистая система;

3. Негативного  воздействия на ЭВМ (возможна  потеря информации).

В качестве профилактики появления статического электричества используют следующее:

1. Увеличивают  электропроводность воздуха путём  повышения влажности (до 70%);

2. Заземляют  ёмкости с пожаро- и взрывоопасными веществами проводниками с сопротивлением до 100 Ом (например, металлические цепи на бензовозах);

3. Применяют ионизацию воздуха используя радиоактивные вещества или ультрафиолетовое излучение;

4. Используют  “антистатики”; 

5. Ограничивают  скорость пересыпания (переливания)  веществ. Например, бензин переливают  со скоростью не более 4 м/с.

Атмосферное электричество опасно проявлением  в виде линейных разрядов (молний), которых  возникает на планете примерно 100 каждую секунду. Атмосферные электрические  заряды могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, сила тока молнии достигает 200 тысяч ампер. Время существования  линейных разрядов оценивается от 0,1 до 1 секунды. Температура достигает 6-10 тысяч градусов Цельсия.

Последствия проявления молнии возможны в следующем:

1. Пожар  или смертельный исход при  прямом попадании; 

2. При  попадании вблизи (до 1 м) возможен  смертельный исход вследствие  электромагнитной индукции.

Во время  грозы опасно находиться под одиноко  стоящими деревьями, особенно дубом, тополем, ясенем, лиственницей, сосной, елью и  липой. Менее опасны берёза и клён. Также во время грозы нельзя находиться у костра (электропроводимость нагретого воздуха возрастает), не следует купаться, кататься в лодке, укрываться под изолированными навесами, в стогах сена, под металлическими оградами, вблизи труб и проводов.

Находясь  на открытом пространстве, лучше присесть в сухую яму, траншею. Тело должно иметь по возможности меньшую  площадь соприкосновения с землёй. Не стоит бежать, а если вы едете  в машине - лучше остановиться.

Для защиты объектов от молний используют молниеотводы, состоящие из молниеприёмника, токопроводника и заземляющего устройства. В качестве молниеприёмника используют металлические штыри с площадью сечения не менее 50 мм2. Молниеприёмник заземляется через токопроводник. Зона безопасности зависит от высоты молниеприёмника и в радиусе составляет примерно 1,5 его высоты.

Более редкими  и менее изученными по опасности  для человека являются так называемые шаровые молнии. В популярной литературе предлагаются следующие меры безопасности в случае проникновения такой  молнии в дом:

1. Поскольку  траектория полёта шаровой молнии  практически не предсказуема, не  стоит делать резких движений  и, тем более, убегать, так  как можно вызвать воздушный  поток, по которому сгусток  энергии последует вслед за  вами;

2. Держитесь  подальше от электроприборов  и проводки, не касайтесь металлических  предметов; 

3. Даже  если молния исчезла (обычно  через десятки секунд) не теряйте  бдительности, так как после таких  “визитов” возможны пожары.

 

2. Расчет заземляющего контура

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные заземлители вбиваются в почву на определенную глубину.

Горизонтальные заземлители соединяют между собой вертикальные заземлители. Заземляющий проводник соединяет контур заземления непосредственно с электрощитом.

Размеры и количество этих заземлителей, расстояние между ними, удельное сопротивление  грунта – все эти параметры  напрямую зависят на сопротивление  заземления.

Заземление служит для снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Благодаря заземлению опасный потенциал уходит в землю тем самым, защищая человека от поражения электрическим током.

Величина тока стекания в землю  зависит от сопротивления заземляющего контура. Чем сопротивление будет  меньше, тем величина опасного потенциала на корпусе поврежденной электроустановки будет меньше.

Заземляющие устройства должны удовлетворять  возложенным на них определенным требованиям, а именно величины сопротивление  растекания токов и распределения  опасного потенциала.

Поэтому основной расчет защитного заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя. Это сопротивление зависит от размеров и количества заземляющих проводников, расстояния между ними, глубины их заложения и проводимости грунта.

Исходные  данные для расчета заземления

1. Основные  условия, которых необходимо придерживаться  при сооружении заземляющих устройств  это размеры заземлителей.