книги / Основы электробезопасности. Мероприятия, обеспечивающие электробезопасность персонала. Первая помощь пострадавшим от электрического тока

3)обсадные трубы буровых скважин;

4)металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;

5)рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;

6)другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;

7)металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать недопустимо.

Не допускается использование в качестве естественных заземлителей трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Присоединение таких трубопроводов к заземляющему устройству возможно только

сцелью уравнивания потенциалов. Также не допускается использование в качестве заземлителей алюминиевых оболочек кабелей.

В качестве естественных заземлителей подстанций и распределительных устройств (РУ) рекомендуется использовать заземлители опор отходящих воздушных линий электропередачи, соединенные с помощью грозозащитных тросов линий с заземляющим устройством подстанции или РУ.

1.2.2.3.Выравнивание и уравнивание потенциалов

всистеме защитного заземления

Применение простейших типов контурных и выносных заземлений в ряде случаев не в полной мере обеспечивает необходимый уровень безопасности в зоне обслуживания электроустановок. Это связано с тем, что не всегда удается обеспечить приемлемое с точки зрения электробезопасности

41

распределение электрических потенциалов в основании, на котором стоит человек, с помощью контурного или выносного заземлений, выполненных с применением одиночных заземлителей, имеющих круто спадающий потенциал.

Как было показано выше, выносное заземление представляет собой контур заземления, который размещают в доступном месте с хорошей проводимостью грунта и надежно электрически соединяют с заземляемым оборудованием. Таким образом, заземляющее устройство находится на удалении от заземляемого оборудования и защитные свойства такого заземления могут быть обеспечены только за счет его малого сопротивления, поэтому требуется применение дополнительных мер, направленных на достижение безопасных значений напряжений прикосновения и шага. Контурное заземление выполняется в виде металлических стержневых заземлителей, располагаемых на расстоянии нескольких метров друг от друга по контуру вокруг заземляемого электрооборудования, как это показано на рис. 5. Как видно из рисунка, вследствие наложения полей растекания тока отдельных заземлителей друг на друга любая точка поверхности грунта, находящаяся внутри контура заземления, оказывается под значительным электрическим потенциалом. При этом разность потенциалов между точками внутри контура снижается, оставаясь в то же время достаточно большой на его границах (может быть опасной для человека).

Трудности достижения безопасных для человека значений напряжений прикосновения и шага с помощью простых защитных заземлений привели к необходимости применения сложных по конструкции заземляющих устройств – металлических сеток, методики расчета которых в предположении об однородной структуре грунта были разработаны П. Лораном, В. Кохом, Л.В. Ослоном, а с учетом его многослойной структуры – А.И. Якобсом. Использование металлических сеток на территории электрической подстанции, где сосредоточено

42

много единиц высоковольтного электрооборудования, позволяет равномерно распределить (выровнять) электрические потенциалы в основании на всей площади подстанции. Этот способ защиты получил название выравнивания потенциалов.

Согласно ПУЭ выравнивание потенциалов – это сниже-

ние разности потенциалов (напряжения шага) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.

Для выравнивания потенциалов используют металлические сетки, размещаемые в грунте на территории открытого распределительного устройства или под полом производственного помещения. Такие сетки обычно выполняют из перекрещивающихся под поверхностью грунта и соединенных между собой металлических неизолированных проводов и шин. Это позволяет наиболее естественным путем создать на всей территории электрической подстанции и в непосредственной близости от нее по внешнему периметру плавно изменяющееся распределение электрических потенциалов, обеспечивающее необходимую степень безопасности (рис. 7).

Как видно из рис. 7, при применении металлической сетки кривые распределения потенциалов основания внутри контура заземления более пологи, а напряжения прикосновения и шага меньше, чем при применении только контурного заземления. Теоретически напряжение прикосновения можно снизить до нуля, если потенциал поверхности основания, где стоит человек, повысить до потенциала заземленного оборудования. Это возможно, если человек будет стоять на заземлителе в виде сплошной металлической пластины, контактируя с корпусом электроустановки, соединенным с этой пластиной.

43

стороне напряжения до 1000 В. Вдоль всего фронта оборудования на каждой линии его установки прокладывают систему параллельных полос (шин), служащих для подключения заземляющих проводников, идущих к заземляемому оборудованию. В то же время эти полосы (шины) обеспечивают выравнивание потенциалов на территории подстанции.

Согласно ПУЭ продольные заземлители должны быть проложены вдоль осей электрооборудования, со стороны обслуживания, на глубине 0,5–0,7 м от поверхности земли и на расстоянии 0,8–1 м от фундаментов или оснований оборудования. При такой укладке полос человек сможет коснуться электрооборудования, находясь только за этими полосами, а не перед ними. Допускается увеличение расстояний от фундаментов или оснований оборудования до 1,5 м с прокладкой одного заземлителя для двух рядов оборудования, если стороны обслуживания обращены одна к другой, а расстояние между фундаментами или основаниями двух рядов не превышает 3 м.

Поперечные заземлители следует прокладывать в удобных местах между оборудованием на глубине 0,5–0,7 м от поверхности земли. Расстояние между ними рекомендуется принимать увеличивающимся от периферии к центру заземляющей сетки. Первое от периферии и последующие расстояния рекомендуется принимать не более 4; 5; 6; 7,5; 9; 11; 13,5; 16; 20 м соответственно.

Размеры ячеек заземляющей сетки, примыкающих к местам присоединения нейтралей силовых трансформаторов, короткозамыкателей, компенсирующих аппаратов и т.п. к заземляющему устройству, не должны превышать 6 × 6 м2.

Горизонтальные заземлители следует прокладывать по краю территории, занимаемой заземляющим устройством, так, чтобы они в совокупности образовывали замкнутый контур. Глубина укладки горизонтальных заземлителей на территории открытого распределительного устройства (ОРУ)

45

должна быть не менее 0,5 м, за территорией электроустановки – не менее 1 м.

В скальных породах допускается прокладывать заземлители на меньшей глубине, но не менее 0,15 м.

Вертикальные заземлители, применяемые для снижения сопротивления заземляющего устройства, рекомендуется устанавливать по его внешнему периметру.

Если контур заземляющего устройства располагается в пределах внешнего ограждения, то у входов и въездов на территорию ОРУ следует выравнивать потенциал путем установки двух вертикальных заземлителей у внешнего горизонтального заземлителя, напротив входов и въездов. Вертикальные заземлители должны быть длиной 3–5 м, а расстояние между ними должно быть равно ширине входа или въезда.

Напряжение прикосновения вычисляют с помощью коэффициента напряжения прикосновения:

где S – площадь заземлителя; b – ширина ячейки сетки; l – длина каждого из вертикальных электродов; a – расстояние между электродами; d – диаметр проводников; t – глубина заложения сетки в землю (грунт – однородный).

Коэффициент напряжения прикосновения (α1) в заземляющих сетках и сетках с вертикальными электродами в однородном грунте при глубине заложения сетки в землю

t = 0,5 м и диаметре проводников d =0,5 10−3· S приведены в табл. 3.

46

Таблица 3

Коэффициенты напряжения прикосновения α1

Выравнивание электрических потенциалов за пределами контура заземления обеспечивается путем размещения дополнительных стальных полос в грунте у края этого контура и вне контура (рис. 8).

Как показано на рис. 8, с целью максимального уменьшения напряжения прикосновения выравнивающую сетку располагают как можно ближе к поверхности земли. Для получения наименьших значений напряжений шага сетку необходимо заглублять. Поэтому там, где решается задача обеспечения необходимых значений напряжения прикосновения, сетку располагают ближе к поверхности земли, а там, где необходимо обеспечить безопасные значения напряжения шага, сетку заглубляют.

Внутри производственных помещений выравнивание электрических потенциалов в большинстве случаев происхо-

47

проводящие части стационарных электроустановок, сторонние проводящие части и нулевые защитные проводники электрооборудования должны быть соединены с целью уравнивания потенциалов между ними при появлении потенциала на одной из этих частей и заземлены.

В соответствии с ПУЭ уравнивание потенциалов – элек-

трическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.

С применением системы уравнивания потенциалов осуществляется выравнивание потенциалов всех проводящих частей, таких как металлоконструкции здания, инженерные сети и коммуникации, системы молниезащиты, металлические каркасы перегородок, металлические дверные и оконные блоки и т.п.

Требования выполнения системы уравнивания потенциалов определены стандартом ГОСТ Р 50571.3–2009 и ПУЭ. Согласно ПУЭ регламентируется применение основной системы уравнивания потенциалов и системы дополнительного уравнивания потенциалов.

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

–нулевой защитный PE- или PEN-проводник питающей линии в системе TN;

–заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и ТТ;

–заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

–металлические трубы коммуникаций, входящих в здание: горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.

–металлические части каркаса здания;

–металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования;

49

–заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й

и3-й категорий;

–заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

–металлические оболочки телекоммуникационных ка-

белей.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части присоединяются к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов (рис. 9).

Система дополнительного уравнивания потенциалов соединяет между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток.

Для ванных и душевых помещений дополнительная система уравнивания потенциалов является обязательной и должна предусматривать, в том числе, подключение сторонних проводящих частей, выходящих за пределы помещений.

Если отсутствует электрооборудование с подключенными к системе уравнивания потенциалов нулевыми защитными проводниками, то систему уравнивания потенциалов следует подключить к РЕ-шине (зажиму) на вводе. Нагревательные элементы, замоноличенные в пол, должны быть покрыты заземленной металлической сеткой или заземленной металлической оболочкой, подсоединенными к системе уравнивания потенциалов. В качестве дополнительной защиты для нагревательных элементов ПУЭ рекомендует использовать устройство защитного отключения, рассчитанное на ток 30 мА.

50