Явления при стекании тока в землю. Явления при стекании электрического тока в землю Стекание тока в землю

Стекание электрического тока в землю происходит только через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землёй. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник, находящийся в контакте с землей, называется заземлителем или электродом.

Для упрощения дальнейших рассуждений считаем, что земля во всём своём объёме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым удельным электрическим сопротивлением (ρ, Ом · м). В этом случае ток будет растекаться во все стороны одинаково по радиусам полушария (рис. 7).

Рис. 7. Схема образования напряжения шага

а) – общая схема; б) – растекание тока с опорной поверхности ног человека.

А, Б – опорные точки ног человека; З – точка замыкания на землю; U з – напряжение замыкания;

U ш – напряжение шага; а – ширина шага; φ – электрический потенциал; x – радиальное расстояние от точки замыкания на землю

В объёме земли, где проходит ток, возникает так называемое «поле растекания тока», имеющее полусферическую конфигурацию. Теоретически оно простирается до бесконечности. Однако в реальных условиях уже на расстоянии 20-ти м от точки замыкания сечение слоя земли, по которому проходит ток, оказывается настолько большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. На поверхности земли при этом возникает неравномерное электрическое (для постоянного тока) или электромагнитное (для переменного тока) круговое поле с максимумом потенциала (φ, В) в точке замыкания на землю.

Если в этой ситуации человек будет радиально шагать к точке замыкания на землю по её поверхности, то его ноги при каждом шаге будут оказываться под всё бульшей разностью потенциалов (см. рис. 7а).

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками на поверхности земли, расположенными на расстоянии 1 м одна от другой (принимается равным длине шага человека), обусловленное растеканием тока замыкания на землю.

Основной путь тока при этом пролегает через ноги и тазобедренную часть тела, где расположены гонады – одна из важнейших составляющих половой системы человека. Указанное обстоятельство, кроме рассмотренных выше негативных факторов воздействия на человека электрического тока, нарушает нормальное состояние репродуктивной функции организма. Действие электрического тока в этой ситуации может усугубиться тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног, возможно падение человека, после чего цепь тока замыкается на его теле через другие жизненно важные органы (мозг, сердце, лёгкие и др.). Кроме того, рост человека, который больше ширины шага, обусловливает бульшую разность потенциалов (напряжение, приложенное к телу).

Транскрипт

1 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ ПРИ СТЕКАНИИ ТОКА В ЗЕМЛЮ Методические указания к учебно-исследовательской лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех специальностей Одобрено редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета Саратов 2010

2 Цель работы: выявить закономерности и особенности растекания тока в землю и оценить опасность замыканий на земле ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Широкое применение электроустановок в производственных помещениях создает опасность поражения человека электрическим током. Всякое упорядоченное движение носителей зарядов называют электрическим током. В металлах такими носителями являются электроны отрицательно заряженные частицы с зарядом, равным элементарному заряду. За направление тока условно считают направление, противоположное направлению движения отрицательных зарядов. Опасность электрических поражений создает разнообразное оборудование: электрический привод машин и механизмов, электрооборудование подъемно-транспортных устройств, электронагревательная и сварочная аппаратура, осветительные установки, переносный электрифицированный инструмент и т. д. Причинами электротравм нередко бывают недостатки в конструкции и монтаже оборудования, недочеты эксплуатации, неудовлетворительная организация рабочих мест, недостаточный инструктаж и т. д. Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие, вызывая местные и общие электротравмы (электрические удары). Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и других тканей. Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, что вызывает значительные нарушения их физиохимических составов. Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, а также нарушением внутренних биоэлектрических процессов организма. Электрические травмы представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. В большинстве случаев электротравмы излечиваются, но иногда, при тяжелых ожогах, травмы могут привести к гибели человека. 2

3 Различают следующие электрические травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения. Электрический ожог самая распространенная электротравма. Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой. Т о к о в ы й о ж о г обусловлен прохождением тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую. Различают четыре степени ожогов: I покраснение кожи; II образование пузырей; III омертвение всей толщи кожи; IV обугливание тканей. Тяжесть поражения организма обусловливается не степенью ожога, а площадью обожженной поверхности тела. Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1 2 кв и являются в большинстве случаев ожогами I и II степени; иногда бывают и тяжелые ожоги. Д у г о в о й о ж о г. При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга (температура дуги выше 3500 С и у нее весьма большая энергия), которая и причиняет дуговой ожог. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые III или IV степени. Электрические знаки четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока. Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний в кожу и мозолей. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и лечение их заканчивается благополучно. Металлизация кожи это проникновение в верхние cлои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях рубильников под нагрузкой и т.п. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагревшимся металлом. Электроофтальмия поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Кроме того, возможно попадание в глаза брызг расплавленного металла. Защита от электроофтальмии достигается ношением защитных очков, которые не пропускают ультрафиолетовых лучей, и обеспечивают защиту глаз от брызг расплавленного металла. Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. К этому же виду травм следует отнести ушибы, переломы, вызванные падением человека с высоты, ударами о предметы в результате непроизвольных движений или потери сознания при воздействии тока. Механические повреждения являются, как правило, серьезными травмами, требующими длительного лечения. Электрический удар это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода воздействия тока на организм электрические удары условно делятся на следующие четыре степени: 3

4 I судорожное сокращение мышц без потери сознания; II судорожное сокращение мышц, потеря сознания, но сохранение дыхания и работы сердца; III потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения. Причинами смерти в результате поражения электрическим током могут быть прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок. Основными причинами воздействия тока на человека являются: случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям; появление напряжения на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции или ошибочных действий персонала; шаговое напряжение на поверхности земли в результате замыкания провода на землю; появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки. Случаи поражения человека током возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека или, иначе говоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение. Исход поражения человека электротоком зависит от многих факторов: силы тока и времени его прохождения через организм, сопротивления тела человека, характеристики тока (переменный или постоянный), пути тока в теле человека, при переменном токе от частоты колебаний, схемы включения человека в цепь и т.д. Ток, проходящий через организм, зависит от напряжения прикосновения, под которым оказался пострадавший, и суммарного электрического сопротивления, в которое входит сопротивление тела человека. Величина последнего определяется в основном сопротивлением рогового слоя кожи, составляющее при сухой коже и отсутствии повреждений сотни тысяч Ом. Если эти условия состояния кожи не выполняются, то ее сопротивление падает до 1 ком. При высоком напряжении и значительном времени протекания тока через тело сопротивление кожи падает еще больше, что приводит к более тяжелым последствиям поражения током. Внутреннее сопротивление тела человека не превышает нескольких сот Ом и существенной роли не играет. На сопротивление организма воздействию электрического тока оказывает влияние физическое и психическое состояние человека. Нездоровье, утомление, голод, опьянение, эмоциональное возбуждение приводят к снижению сопротивления. Характер воздействия тока на человека в зависимости от силы и вида тока приведен в табл. 1. 4

5 Характер воздействия тока на человека (путь тока рука нога, напряжение 220 В) Ток, ма Переменный ток, 50 Гц Постоянный ток 0,6-1,5 2,0-2,5 5,0-7,0 8,0-10,0 20,0.-25,0 50,0-80,0 90,0-100,0 300,0 Начало ощущения, легкое дрожание пальцев Начало болевых ощущений Начало судорог в руках Судороги в руках, трудно, но можно оторваться от электродов Сильные судороги и боли, неотпускающий ток, дыхание затруднено Паралич дыхания Фибрилляция сердца при действии тока в течение 2 3 с, паралич дыхания То же, за меньшее время Ощущений нет Таблица 1 То же Зуд, ощущение нагрева Усиление ощущения нагрева Судороги рук, затруднение дыхания То же Паралич дыхания при длительном протекании тока Фибрилляция сердца через 2 3 с, паралич дыхания Допустимым считается ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цепи. Его величина зависит от скорости прохождения тока через тело человека; при длительности действия более 10 с 2 ма, при 10 с и менее 6 ма. Ток, при котором пострадавший не может самостоятельно оторваться от токоведущих частей, называется неотпускающим. Переменный ток опаснее постоянного, однако, при высоком напряжении (более 500 В) опаснее постоянный ток. Из возможных путей протекания тока через тело человека (голова рука, голова ноги, рука рука, нога рука, нога нога и т. д.) наиболее опасен тот, при котором поражается головной мозг (голова руки, голова ноги), сердце и легкие (руки ноги). Неблагоприятный микроклимат (повышенная температура, влажность) увеличивает опасность поражения током, так как влага (пот) понижает сопротивление кожных покровов. При гигиеническом нормировании ГОСТ устанавливает предельно допустимые напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека (рука рука, рука нога) при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановок производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц (табл. 2). Наиболее характерными являются две схемы включения человека в электрическую цепь: между двумя проводами и между одним проводом и землей (рис. 1). Во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей. 5

6 Предельно допустимые уровни напряжения и тока Таблица 2. Род тока Нормируемая величина Предельно допустимые уровни, не более, при продолжительности воздействия тока, Ia, с Св. 1.0 Переменный, 50 Гц Ua, B Ia, ma Переменный, 400 Гц Ua, B Ia, ma Постоянный Ua, B Ia, ma Выпрямленный двухполупериодичный Ua, B Выпрямленный однополупериодичный Ua, B

7 Рис. 1. Схемы включения человека в электрическую цепь: а двухфазное включение; б, в однофазное включение Применительно к сетям переменного тока первую схему (а) обычно называют двухфазным включением, а вторую (б, в) - однофазным. Двухфазное включение, т.е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение линейное, и поэтому через тело человека идет большой ток I h, А: 1,73 U U ô ë h, (1) Rh Rh где U л - линейное напряжение, то есть напряжение между фазными проводами сети (U л = 3 U ф), U ф - фазное напряжение, то есть напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора, генератора) или между фазным и нулевым проводами, R h - сопротивление тела человека. Нетрудно представить, что двухфазное включение одинаково опасно в сети как с изолированной, так и заземленной нейтралью. При таком включении опасность поражения не уменьшается и в том случае, если человек надежно изолирован от земли (резиновые галоши, боты, диэлектрический коврик, деревянный пол). Однофазное включение (рис.1 б, в) происходит значительно чаще, но является менее опасным, чем двухфазное, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно, меньше оказывается ток, проходящий через тело человека. На значение этого тока влияют режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и другие факторы.

8 ЯВЛЕНИЯ ПРИ СТЕКАНИИ ТОКА В ЗЕМЛЮ При контакте проводника электрической сети с землей или корпусом электроустановки, имеющей связь с землей, возможно стекание тока в землю. Так как протекание тока возможно только в замкнутой электрической цепи, то стекание и, следовательно, протекание тока в земле будет иметь место только в том случае, если земля будет представлять собой участок замкнутой электрической цепи. Другими словами, если в какой-либо точке земли ток стекает в землю, то обязательно есть другая точка, в которой ток «вытекает» из земли. Замыкание сопровождается протеканием через нее тока. Земля становится участком электрической цепи в зоне растекания тока, на которой из-за сопротивления земли падает напряжение и появляется разность потенциалов между отдельными точками ее поверхности. Например, в сетях с изолированной нейтралью при контакте фазы А с землей (рис. 2) протекание тока через землю возможно только в том случае, если имеется контакт с землей и фазы В (или С). В этом случае образуется замкнутая электрическая цепь: фаза А, земля, фаза В. J Рис.2. Схема замыкания цепи на землю Замкнутая электрическая цепь может иметь место и в том случае, когда явного контакта фазы В (или С) с землей нет, но сопротивление между землей и фазой В (или С) не равно бесконечности. В сетях с глухозаземленной нейтралью (рис. 3) при замыкании фазы на землю всегда образуется замкнутая электрическая цепь. Контакт с землей проводника электрической сети или корпуса электроустановки может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник или группа проводников, находящиеся в контакте с землей, называются заземлителем, а преднамеренное соединений корпуса электроустановки с заземлителем - заземлением. В обоих случаях можно наблюдать два явления положительное и отрицательное. 8

9 K Rз l M dx Рис.3. Распределение потенциала на поверхности земли в зоне растекания тока полусферического заземлителя Положительное явление наблюдается в том случае, когда потенциал заземлившейся токоведущей части оборудования, случайно оказавшейся под напряжением, резко снижается до значения, которое во много раз меньше напряжения в сети. Это явление, благоприятное по условиям безопасности, широко используется как мера защиты от поражения током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям электрооборудования, которые в случае неисправности изоляции могут оказаться под напряжением. Отрицательное явление наблюдается в том случае, когда при стекании тока в землю на самом заземлителе и находящихся с ним в контакте металлических частях, а также на поверхности земли вокруг места стекания тока в грунт появляются потенциалы, образующие поле растекания тока. Практический интерес представляет вопрос о зависимости величины этих потенциалов от тока замыкания на землю, а также характер их распределения на поверхности земли в зависимости от расстояния до заземлителя. Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, которое называется сопротивлением растеканию тока заземлителя или сопротивлением растеканию. На рис.3 представлена схема замыкания на землю в точке М фазы А в сети с глухозаземленной нейтралью. В точке К нейтраль источника тока соединена с заземлителем. В однофазном грунте от одиночного полусферического заземлителя (рис. 3) падение напряжения на поверхности земли в зоне растекания тока подчиняется гиперболическому закону. При этом падение напряжения на расстоянии 1 м от заземлителя составляет 68 %, 10 м 92 %, а на расстоянии 20 м потенциалы точек практически могут быть приняты равными нулю. Зона, в которой земля не оказывает существенного сопротивления, растеканию тока, называется зоной нулевого потенциала. 9

10 Если известна величина сопротивления в точке М R М и конструкция заземлителя, то можно определить и удельное сопротивление грунта. Так, если заземлитель полусферический, то = 2 r R М, (2) где r радиус полусферического заземлителя, обеспечивающего сопротивление растеканию тока, равное 4 Ом. Если конструкция заземлителя неизвестна или она очень сложная, то для определения можно воспользоваться формулой: = 2 l U/J, (3) где J - ток, проходящий через заземлитель; U напряжение в какой-либо точке земли; l - радиус неизвестного заземлителя. Задаваясь различными значениями l, можно построить график распределения потенциала в зоне растекания тока (рис. 4). Чем ближе к точке стекания тока, то есть чем меньше l, тем больше напряжение. U U 0 Д С l Рис.4. Распределение потенциала в зоне растекания тока Из графика, приведенного на рис. 4, и из (3) видно, что в зоне растекания тока различные точки, например, С и Д (рис. 3 и 4), имеет различные потенциалы. Это обстоятельство является неблагоприятным, так как представляет потенциальную опасность поражения током человека. Критерием опасности служит так называемое шаговое напряжение. Шаговое напряжение - разность потенциалов между двумя точками в зоне растекания тока, находящимися на расстоянии шага 0,8 м. Чем ближе к точке стекания, тем больше шаговое напряжение. 10

11 Попав в зону растекания, человек может оказаться под разностью потенциалов с напряжением шага U ш, В, U ш =U з 1 2, (4) где U 3 напряжение фазы в точке растекания тока; 1 коэффициент напряжения, учитывающий закон изменения в зоне растекания; 2 коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях обуви, ног человека. Ток, протекающий через человека, I ч, А, попавшего под шаговое напряжение I ч =I з (R з /R ч) 1 2, (5) где R з сопротивление заземлителя растеканию тока. Значения коэффициентов 1 и 2 берутся из справочников для различных типов заземляющих устройств. Величина шагового напряжения зависит от ширины шага и расстояния до места замыкания на землю. По мере удаления от места замыкания опасность шаговых напряжений уменьшается. Для обеспечения безопасности, при случайном попадании в зону растекания тока, необходимо соединить ноги и, не спеша выходить из нее так, чтобы при передвижении ступня одной ноги не выходила за ступню другой. СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ Основными мерами защиты от поражения электрическим током являются: 1) обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения; 2) электрическое разделение сети; 3) устранение опасности поражения или появления напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, использованием двойной изоляции, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др. мерами; 4) применение специальных электрозащитных средств - переносных приборов и приспособлений (средств индивидуальной защиты); 5) организация безопасной эксплуатации электроустановок. Недоступность токоведущих частей электроустановок для случайного прикосновения может быть обеспечена изоляцией токоведущих частей, размещением их на недоступной высоте, ограждением и другими средствами. 11

12 Электрическое разделение сети - это разделение электрической сети на отдельные, электрически не связанные между собой участки с помощью специальных разделяющих трансформаторов. В результате изолированные участки сети обладают большим сопротивлением изоляции и малой емкостью проводов относительно земли, за счет чего значительно улучшаются условия безопасности. Для устранения опасности поражения током в случае повреждения изоляции переносного ручного электроинструмента и переносных ламп их питают малым напряжением не выше 42 В. Кроме того, в особо опасных помещениях при особо неблагоприятных условиях (например, работа в металлическом резервуаре, работа сидя и лежа на токоведущем полу и т.п.) для питания ручных переносных ламп применяют еще более низкое напряжение: 12 В. Двойная изоляция - это электроизоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции. Рабочая изоляция предназначена для изоляции токоведуших частей электроустановки от поражения током, обеспечивая ее нормальную работу и защиту персонала. Применяется при создании ручных электрических машин, при этом заземление или зануление их корпусов не требуется. Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т.е. при замыкании их на корпус. Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус, за счет уменьшения потенциала заземленного оборудования, а также выравнивания потенциалов основания и оборудования. Область применения защитного заземления - трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Заземляющее устройство представляет собой совокупность заземлителя (металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей) и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Принципиальная схема защитного заземления (сеть с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В) представлена на рис. 5. Различают два типа заземляющих устройств: выносное (или сосредоточенное) и контурное (или распределенное). 12

13 Рис. 5. Принципиальная схема защитного заземления: 1- оборудование; 2 - заземлитель; r 3 - сопротивление защитного заземления, Ом Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Применяется лишь при малых значениях тока замыкания на землю (Z 3), в частности, в установках напряжением до 1000 В. Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределены по всей площадке по возможности равномерно. В заземляющих устройствах применяют искусственные (вертикальные и горизонтальные электроды из стальных труб, уголков, прутков, полос) и естественные (трубопроводы, арматура, свинцовые оболочки кабелей, проложенные или связанные с землей) заземлители. В качестве заземляющих проводников применяют полосовую и круглую сталь. Прокладку их производят открыто по конструкциям зданий. Последовательное включение заземляемого оборудования не допускается. Согласно ПУЭ (правилам устройства электроустановок) сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать: 4 Ом - в установках напряжением до 1000 В; если мощность источника тока (генератора или трансформатора) 100 кв А и менее, то сопротивление заземляющего устройства допускается до 10 Ом; 0,5 Ом - в установках напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью; 250/I 3, но не более 10 Ом - в установках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью. При проектировании заземляющего устройства следует соблюдать приведенные требования. Заземление в помещениях второго и третьего класса является обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 42 В пе- 13

14 ременного и выше 110 В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности - при напряжении 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока. Во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от значения напряжения установки. Занулением является преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Схема зануления представлена на рис. 6. Рис. 6. Принципиальная схема защитного зануления: 1 - корпус; 2 - аппараты для защиты от токов короткого замыкания (плавкие предохранители, автоматы и т.п.); R o - сопротивление заземления нулевого защитного проводника; I к - ток короткого замыкания; 0 -нулевой защитный проводник Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом. Задача зануления та же, что и защитного заземления: устранение опасности поражения людей током при замыкании на корпус. Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, то есть в замыкание между фазным и нулевым проводами с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети. Скорость отключения: 5-7 с при защите установки плавкими предохранителями и 1-2 с при защите автоматами. Область применения зануления - трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000 В с глухо- 14

15 заземленной нейтралью. Обычно это сети напряжением 380/220 В, широко применяющиеся в машиностроительной промышленности и других отраслях, а также сети 220/127 и 660/380 В. Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность может возникнуть в частности: при замыкании фазы на корпус электрооборудования; при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела; появлении в сети повышенного напряжения; прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением. В этих случаях в сети происходит изменение некоторых электрических параметров (напряжение корпуса относительно земли, напряжение фаз относительно земли и др.), что может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитно-отключающего устройства, т.е. автоматическое отключение опасного участка сети за время не более 0,2 с. Основными частями устройства защитного отключения (УЗО) являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель. УЗО в зависимости от параметра, на который оно реагирует, делятся на несколько типов, основными среди которых являются: - УЗО, реагирующие на напряжение корпуса, относительно земли (от повышенного напряжения); - УЗО, реагирующие на оперативный постоянный ток, служат для непрерывного контроля изоляции, защиты человека, прикоснувшегося к токоведущей части. Выравнивание потенциала это метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек. Выравнивание потенциала как самостоятельную меру защиты не применяют. Для выравнивания потенциала в землю укладывают стальные полосы в виде сетки по всей площади, занятой оборудованием. В производственном помещении корпуса электрооборудования и производственного оборудования в той или иной степени связаны между собой. При замыкании на корпус в каком-либо из электроприемников все металлические части получают близкое по величине напряжение относительно земли. В результате напряжение между корпусом электроприемника и полом существенно уменьшается, происходит выравнивание потенциала по всей площади помещения. При выравнивании потенциала человек, находящийся в цепи замыкания, оказывается под сравнительно малым напряжением. В соответствии со СНиП для выравнивания потенциала во всех помещениях и наружных установках, где применяется заземление или зану- 15

16 ление, строительные металлические конструкции, трубопроводы всех назначений, корпуса технологического оборудования должны быть присоединены к сети заземления или зануления. Фактор выравнивания потенциала имеет большое значение для обеспечения безопасности и является эффективной защитной мерой. В процессе эксплуатации электроустановок, например, при работах вблизи токоведущих частей, находящихся под напряжением, при работах на отключенных токоведущих частях (шинах, проводах и т.п.) существует повышенная опасность поражения человека электрическим током, поэтому принимаются дополнительные меры, исключающие эту опасность, возникающую, например, при ошибочной подаче напряжения. Такими средствами защиты, дополняющими описанные выше стационарные конструктивные защитные устройства электроустановок, служат переносные приборы и приспособления, применяемые для защиты персонала от поражения током, воздействия электрической дуги, продуктов горения, падения с высоты и других опасных факторов. Рассматриваемые средства индивидуальной защиты условно делятся на три группы: изолирующие, ограждающие и предохранительные. Особое место среди них занимают изолирующие электрозащитные средства. Изолирующие электрозащитные средства делятся на основные и дополнительные. Основные электрозащитные изолирующие средства способны длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановок, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением и работать на этих частях. В электроустановках напряжением до 1000 В к ним относятся: диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими рукоятками и указатели напряжения до 1000 В. Дополнительные изолирующие электрозащитные средства обладают недостаточной электрической прочностью и поэтому не могут самостоятельно защищать человека от поражения током. Их назначение - усилить защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться. В электроустановках напряжением до 1000 В к ним относятся: диэлектрические галоши, коврики и изолирующие подставки. Ограждающие средства защиты предназначены для временного ограждения токоведущих частей - переносные ограждения (щиты, ограждения - клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпаки); для предупреждения ошибочных операций - предупредительные плакаты; для временного заземления отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности поражения работающего током при случайном появлении напряжения - устройства временного заземления. Предохранительные средства защиты предназначены для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воз- 16

17 действий. К ним относятся защитные очки, противогазы, специальные рукавицы и другие. Исправность средств защиты должна проверяться осмотром перед каждым их применением, а также периодически через 6-12 месяцев. Изолирующие электрозащитные средства, а также накладки и колпаки периодически подвергаются электрическим испытаниям. Рассмотренные технические и другие электрозащитные средства дополняются на производстве звуковой или световой сигнализацией о наличии напряжения или его отсутствии в электроустановках, предупреждающими, предписывающими и указательными плакатами, надписями и знаками безопасности. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА Экспериментальная часть работы проводится на специальном стенде, позволяющем моделировать условия растекания тока в землю. Электрическая схема моделирует схему, приведенную на рис.3. В точке К нейтраль соединена со стационарным заземлителем. Таким образом, мы имеем дело с глухозаземленной нейтралью. В точке М происходит замыкание фазы на землю. Стекание тока с проводника в землю происходит условно с полусферической поверхности радиусом r. Сопротивление растеканию тока в точке М может быть различным и задается переключателем. В нулевом положении переключателя замыкание на землю отсутствует. К стенду прилагается амперметр и вольтметр. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА Включайте стенд только после разрешения преподавателем. При выполнении измерений избегайте одновременного касания руками двух и более зажимов. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Изучить теоретическую часть и подготовить ответы на контрольные вопросы. После собеседования с преподавателем и получения разрешения на выполнение работы приступить к экспериментальной части. 2. Методом амперметра-вольтметра определить сопротивления растеканию тока заземлителей К при различных напряжениях U и расстояниях l от точки М. Напряжение задается переключателем R М. Данные внести в табл.3. 17

18 Распределение потенциала в зоне растекания тока Таблица 3 Напряжение U, В Сила тока, ма Сопротивление Расстояние l от точки стекания М растеканию тока R М, Ом По данным табл. 3 построить графики распределения потенциала в зоне растекания тока. Определить расстояние, при котором шаговое напряжение не превышает допустимое значение. 4. По полученным данным по (2) и (3) рассчитать удельное сопротивление грунта, полагая, что в точке М ток стекает с полушарового заземлителя с радиусом r = 1 м. СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА В отчете должны быть приведены: 1) название лабораторной работы; 2) формулировка цели работы; 3) основные понятия и формулы; 4) результаты измерений; 5) выводы ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что такое электрический ток? 2. Какое действие оказывает электрический ток на организм человека? 3. Какие факторы определяют опасность поражения электрическим током? 4. При каких условиях возможно стекание тока в землю? 5. Перечислите основные причины поражения электрическим током 6. Что такое зона нулевого потенциала? 7. Чему равно сопротивление земли между двумя точками, удаленными друг от друга на расстояние 100 км? 8. Как определить потенциал какой-либо точки относительно земли? 9. Что такое заземление? 10. Что необходимо сделать, чтобы уменьшить сопротивление растеканию тока искусственного заземлителя? 11. Как экспериментально определить сопротивление растеканию тока заземлителя и удельное сопротивление грунта? 12. Какие методы используются для защиты человека от поражения электрическим током? 18

19 ЛИТЕРАТУРА 1. Безопасность жизнедеятельности/ С.В.Белов, А. В. Ильницкая, А. Т. Козяков: учебник для вузов. / Под ред. С. В. Белова.- М.: Высшая школа, с. 2. Занько Н. Г. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов е изд., перераб. и доп. - СПб: Изд-во "Лань", с. 3. Раздорожный А. А. Охрана труда и производственная безопасность- М.: ИНФРА-М, с. 4. Хван Т.А. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для вузов / Т. А. Хван, П. А. Хван. - Ростов н/д: ФЕНИКС, с. 5. Девисилов В.А. Охрана труда: учебник / В. А. Девисилов - 2-е изд., испр. и доп. - М: Форум: ИНФРА, с. 6. Арустамов Э. А. Безопасность жизнедеятельности / Э. А Арустамов. - М.: Высшая школа, с. 7. Зотов Б.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве: учебник для вузов / Б. И. Зотов, В. И. Курдюмов / Под ред. Б. И. Зотова, изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: КолосС, с. 8. Экология и безопасность жизнедеятельности. / Под ред. Л.А. Муравья. - М.: ЮНИТИ-Дона, с. 9. Охрана труда в химической промышленности / Г. В. Макаров, А. Я. Васин, Л. К. Маринина и др.- М.: Химия, с. 10. Безопасность жизнедеятельности в легкой промышленности: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В. А. Кравец, Г. А. Свищев, В. А. Меркулов, О.И. Седляров. М.: Академия, с 11. Обеспечение безопасности жизнедеятельности в машиностроении: учебн. пособие для вузов.2-е изд., перераб. и доп./ В. Г. Еремин, В. В. Сафронов, А. Г. Схитладзе, Г. А. Харламов М.: Машиностроение, с. 19

20 ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ ПРИ СТЕКАНИИ ТОКА В ЗЕМЛЮ Методические указания к учебно-исследовательской лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» Составили: БЫЧКОВА Елена Владимировна АНДРЕЕВА Валентина Викторовна СЛАДКОВ Олег Михайлович Рецензент Л.П.НИКУЛИНА 20

Опасное действие электрического тока на человека Эксплуатация основного и вспомогательного промышленного оборудования связана с применением опасной для человека электрической энергии. Электрический ток,

Электробезопасность. Основные причины поражения человека электрическим током: - Нарушение изоляции или потеря изолирующих свойств; -Непосредственное прикосновение или опасное приближение к токоведущим

СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра БЖД ИССЛЕДОВАНИЕ ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ТОКОМ В ТРЁХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В Расчетно-практическая работа по БЕЗОПАСНОСТИ

ЛЕКЦИЯ 9 ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ Любое современное производство, в том числе и теплоэнергетическое, насыщено электрооборудованием, измерительной техникой, автоматикой. Помещения котельных, теплопотребляющего

Тема 3.6. Обеспечение электробезопасности По статистике большинство тяжелых производственных травм (до 75%) составляют электротравмы. Поражение электрическим током возможно при прикосновении человека к

Вопросы для подготовки к тесту по электробезопасности 1. Что называется защитным заземлением? 1. Преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки системы электроустановки или оборудования с заземляющим

1 2.8. Электрический ток. Анализ опасности поражения током Схемы электрических сетей ЗНТ НТ U л U ф ИНТ U л 3 U ф 0 0 R 0 = 2-8 Ом R и С ЗНТ - сеть с заземлённой нейтральной точкой трансформатора; ИНТ

Обеспечение электробезопасности. Основные причины и виды электротравматизма. Специфика поражающего действия электрического тока. Пороговые ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный токи. Напряжение прикосновения.

ГОСТ 12.1.030-81. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Дата введения 1 июля 1982 г. Настоящий стандарт распространяется на защитное заземление и зануление

"Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление" (введен в действие постановлением Госстандарта СССР от 15 мая 1981 г. N 2404) Occupational safety standards

Министерство образования и науки Российской Федерации Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева Кафедра «Производственная безопасность, экология и химия» ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

ЛЕКЦИЯ 12 МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ Меры защиты от поражения электрическим током: 1. Организационные: инструктаж по ТБ правильная организация рабочего места применение средств индивидуальной защиты сигнализация

Тема: Определение электробезопасности. Основные причины поражения электрическим током. Действие электрического тока на организм человека. Виды электрических травм. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ система организационных

Стиральная, посудомоечная машина, холодильник прочно вошли в нашу жизнь. Почти в каждой семье есть холодильник, у более чем половины семей имеются стиральные машины, а посудомоечные машины перестали быть

ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление 1 ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление (с Изменением N 1) ГОСТ 12.1.030-81 Группа Т58 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ. ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ, ЗАНУЛЕНИЕ ГОСТ 12.1.030-81 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва Постановлением

1. Что такое электроустановка? Вопросы к зачёту II группа допуска по электробезопасности 2. Какая электроустановка считается действующей? 3. Какие электроустановки, согласно ПУЭ, называются закрытыми (или

Министерство образования Российской Федерации НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.АЛЕКСЕЕВА Кафедра «Производственная безопасность, экология и химия» ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ

ЛЕКЦИЯ 13 ЗАНУЛЕНИЕ. ЗАЩИТНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ Защитное зануление преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора, выполняемое в целях электробезопасности.

Причины поражения эл/током 1 Статистика поражения эл/током: Смертельный травматизм: - на производстве 40 %; - в энергетике 60 %, из них в эл/установках до 1000 В 80 %. 2 Причины поражения эл/током: 1.Прикосновение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Уральский государственный лесотехнический университет Кафедра охраны труда Сычугов С.Н. ШАГОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ Методическое руководство к лабораторной работе Екатеринбург

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ В ЖИЛЫХ И ОФИСНЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ ЦЕЛЬ Оценить эффективность действия различных средств электробезопасности в жилых и офисных помещениях. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Электрическое сопротивление

Лекция 11 Электробезопасность. При расчетах, сопротивление тела человека переменному току частотой 50 Гц принимают равным 1кОм. На практике, оно может меняться в диапазоне от 300 Ом до 400 ком. Полностью

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

Лекция 2 Тема 2 Защита от поражения электрическим током. Воздействие электрического тока на человека. Электрический ток, проходя через организм человека, производит термическое, электролитические, механическое

Г.М. Петров, Я.А. Жигарловский, 2008 УДК 622.86:621.3.048 Г.М. Петров, Я.А. Жигарловский КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕР ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СОВМЕСТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ НЕЙТРАЛИ КАРЬЕРНЫХ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ. ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ, ЗАНУЛЕНИЕ ГОСТ 12.1.030-81 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва Содержание

(РМ141195) Опасными для жизни человека являются токи 2530 ма. Зануление и защитное заземление следует выполнять: При напряжении переменного тока 380В и выше и постоянного тока 440В выше во всех электроустановках,

ГОСТ 12.1.019-79 Группа Т58 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Система стандартов безопасности труда ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ Общие требования и номенклатура видов защиты Occupational safety standards system. Electric

СОДЕРЖАНИЕ 1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ... 4 2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ... 4 3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ... 5 4 ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ... 8 4.1 Проверка цепи «фаза нуль» в электроустановках до 1000В с

В четырехпроводных сетях переменного тока или в трехпроводных сетях постоянного тока обязательно глухое заземление нейтрали. В электроустановках с глухозаземленной нейтралью при замыканиях на заземленные

Лекция 2.1 2.1.4 Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током. По степени опасности поражения людей электрически током помещения делятся на 3 класса: 1. Без повышенной опасности

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра безопасности жизнедеятельности и права «Определение сопротивления заземляющих

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ и НОМЕНКЛАТУРА ВИДОВ ЗАЩИТЫ ГОСТ 12.1.019-79* ГОСТ Occupational safety standards system. Electric safety. General requirements

Лабораторная работа (продолжительность занятия 2 часа) Исследование эффективности защитного заземления Цель работы Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний и получения студентами

Защитные меры в электроустановках В электроустановках применяют следующие технические защитные меры: защитное заземление; зануление; защитное отключение; контроль и профилактика повреждений изоляции; компенсация

Основные понятия, термины и определения Безопасные условия труда условия труда, при которых воздействие на работающих вредных и (или) опасных производственных факторов исключено либо уровни их воздействия

Профессор М.М. Абакумов Лекция 8 Электротравма Поражение электрическим током а) непосредственный контакт, б) дуговой контакт 1 Зависимость величины шагового напряжения от положения человека Схема электризации

ГОСТ 2..030-8 УДК 62.36.9:006.354 Группа Т58 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР Система стандартов безопасности труда ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ. ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ. ЗАНУЛЕНИЕ Occupational safety standards system.

Общие указания по устройству электроустановок 1 Характеристика по влажности (ПУЭ) 1.1.7. Влажные помещения - помещения, в которых относительная влажность воздуха более 60%, но не превышает 75%. 1.1.8.

Военно - инженерный институт Учебный военный центр Отдел «Радиолокационного вооружения РТВ ВВС» Тема 2 Меры безопасности при эксплуатации электроустановок Занятие 3 Классификация электрозащитных средств

ГОСТ 12.1.030-81 УДК 621.316.9:006.354 Группа Т58 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Система стандартов безопасности труда ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ. ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ. ЗАНУЛЕНИЕ Occupational safety standards system.

СОДЕРЖАНИЕ 1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ... 3 1.1 Область применения... 3 1.2 Объект испытания.... 3 2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ... 6 3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ... 6 4 ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ... 15 5 УСЛОВИЯ

Электробезопасность ЗАМ. ДИРЕКТОРА ПО АХР ТВОРОГОВА В.С. Основные понятия Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 1 1. Основные способы и средства защиты при эксплуатации электроустановок. 2. Стандартные сечения проводов, применяемых в квартирной электропроводке. Соответствующие номиналы автоматических

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий по защите человека от действия электрического тока, электрической дуги, статического электричества, электромагнитного поля. Электротравма

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 1 1. Основные способы и средства электрозащиты 2. Стандартные сечения проводов, применяемых в квартирной электропроводке. Соответствующие номиналы автоматических выключателей. 3.

ГОСТ 1 2.1.0 1 9-7 9 М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ОБЩ ИЕ ТРЕБОВАНИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ВИДОВ ЗАЩ ИТЫ Издание официальное ИПК

РАСЧЁТ КОНТУРНОГО ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ В ЦЕХАХ С ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАМИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Защитное заземляющее устройство, предназначенное для защиты людей от поражения электрическим

Федеральное агентство по образованию Томский государственный архитектурно-строительный университет ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ Методические указания к лабораторной работе Составители

Защитное отключение (УЗО) УЗО - автоматическое отключение ЭУ при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека. Область применения: электроустановки

УДК 621.316 Савицкий Л.В. ВЛИЯНИЕ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНТАКТА PEN-ПРОВОДНИКА НА УСЛОВИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия Производственный электротравматизм

Минобрнауки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.Е.АЛЕКСЕЕВА» (НГТУ)

В чем состоит разница между понятиями «заземление», «заземляющее устройство» и «заземлитель»? Заземление, заземляющее устройство и заземлитель - это три различных термина, которые не следует путать. Под

Устройство и монтаж заземления и зануления В чем состоит разница между понятиями заземление, заземляющее устройство и заземлитель? Заземление, заземляющее устройство и заземлитель это три различных термина,

Памятка для экзаменующихся в комиссии Ростехнадзора на II III группу до 1000 вольт по электробезопасности. В данной памятке приведены правила, знание которых является обязательным и, в большей степени,

РАЗДЕЛ 2: «ИСТОЧНИКИ И ХАРАКТЕРИСТИКА НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ, ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА» ЗАНЯТИЕ 2.7 «Электробезопасность на производстве» 1. Действие электрического тока на организм человека. 2. Классификация

Девятый класс Тема занятия: Электробезопасность на объектах железной дороги (материал для подготовки педагога к проведению урока по данной теме) На железнодорожном транспорте эксплуатируются следующие

Лабораторная работа: «Защита от поражения электрическим током» Теоретическая часть 1. Краткая характеристика и анализ электробезопасности трехфазных сетей В зависимости от режима нейтрали и наличия нулевого

УДК 658.38 2 КОМПЛЕКС ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ ПО ОСНОВАМ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ Сидоров А.И., Окраинская И.С., Тряпицын А.Б., Скуртова И.В., Калягин Г.И., Крамар Д.М., Гришкевич М.В. Южно-Уральский государственный

ЛЕКЦИЯ 10 ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 КВ Система ТN - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а ОПЧ присоединены к глухозаземленной нейтрали посредством нулевых

ЛЕКЦИЯ № 6. Явления при растекании тока в землеЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: Раскрыть физические процессы, происходящие при
растекании тока замыкания в земле, критерии электробезопасности
напряжение прикосновения и напряжение шага.
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Растекание тока при замыкании на землю.
2. Напряжение прикосновения.
3. Напряжение шага.
Литература:
1. Охрана труда в электроустановках. Под ред. Проф. Б.А. Князевского.
Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1977. – 320 с.
2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 7-е изд. Раздел 1. Главы 1.1,
1.2, 1.7, 1.9. Раздел 7. Главы 7.5, 7.6, 7.10. – СПб.: Изд. ДЕАН, 2002. – 176 с.

1. Растекание тока при замыкании на землю

Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение
находящихся под напряжением частей ЭУ землей.
Замыкание на землю может произойти вследствие появления контакта между
токоведущими частями и заземленным корпусом или конструктивными
частями оборудования при падении на землю оборванного провода, при
нарушении изоляции оборудования и т. п. Во всех этих случаях ток от
частей, находящихся под напряжением, проходит в землю через электрод,
который осуществляет контакт с грунтом. Специальный металлический
электрод принято называть заземлителем.
Размеры электрода могут быть весьма различными - от нескольких сантиметров до десятков и сотен метров. Форма электрода может быть очень
сложной, и закон распределения потенциалов в электрическом поле электрода определяется сложной зависимостью. Состав, а значит, и электрические свойства грунта - неоднородны, особенно если учесть слоистое
строение грунта.
С целью упростить картину электрического поля и его анализ делается допущение, что ток стекает в землю через одиночный заземлитель полусферической формы, погруженный в однородный и изотропный грунт с удельным сопротивлением, во много раз превышающим удельное сопротивление материала заземлителя (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Растекание тока в грунте через полусферический заземлитель

Если второй электрод находится на достаточно большом удалении, то линии тока вблизи исследуемого заземлителя направлены по

радиусам от центра полусферы. При этом линии тока перпендикулярны как к поверхности самого заземлителя, так и к любой полусфере в грунте, концентричной с ним.
Поскольку грунт однородный и изотропный, ток распределяется по этой поверхности равномерно.
Для определения потенциала точки А, лежащей на поверхности радиусом х,
выделим элементарный слой толщиной dx.
Окончательное выражение для определения потенциала точки А будет
φа = Uа = к/х
(1.1)
Данное выражение является уравнением гиперболы, таким образом, потенциал
точки А изменяется по гиперболическому закону (рисунок 1.1).
Такое распределение потенциалов объясняется формой проводника - грунта,
поперечное сечение которого возрастает пропорционально квадрату расстояния
от центра заэемлителя х2.

Если проводник, например, проволока, имеет постоянное сечение по всей длине, падение напряжения на любом участке

пропорционально длине этого участка (рисунок
1.2, а).
Рисунок 1.2 - Падение напряжения в проводнике:
а - цилиндрической формы; б - конической формы;
- угол при вершине конуса.

Проводник, имеющий форму конуса (рисунок 1.2, б) оказывает разное соп-ротивление току на разных участках одинаковой длины, так

Проводник, имеющий форму конуса (рисунок 1.2, б) оказывает разное сопротивление току на разных участках одинаковой длины, так как сопротивление этих
участков различно. Грунт вблизи заземлителя можно рассматривать как проводник
конической формы с вершиной в центре заземлителя и углом при вершине конуса,
равным = 180°.
Наибольшее падение напряжения наблюдается у заземлителя; более удален-ные
участки грунта имеют большее поперечное сечение и оказывают меньшее
сопротивление току.
Если точка А находится на значительном удалении от электрода, т. е. х, то
потенциал ее равен нулю.
По мере приближения точки А к центру электрода растет потенциал и на
поверхности электрода, где расстояние от центра равно Хз:
φз = Uз = Iзρ/2πХз
(1.2)
Это и есть потенциал электрода, или напряжение электрода относительно земли.
Так как материал заземлителя (металл) имеет удельное сопротивление значительно
меньшее, чем грунт, падение напряжения на заземлителе ничтожно мало и поверхность
заземлителя является эквипотенциальной поверхностью.
Корпус ЭУ, заземленный через этот заземлитель, будет иметь тот же потенциал, если
пренебречь сопротивлением соединительных проводов.
Таким образом, напряжением корпуса электроустановки относительно земли называют напряжение между корпусом и точками грунта, потенциал которых может быть
принят равным нулю.

В цепи замыкания на землю наибольшим потенциалом обладает заземли-тель. Точки, лежащие на поверхности грунта, имеют тем меньший

В цепи замыкания на землю наибольшим потенциалом обладает заземлитель. Точки, лежащие на поверхности грунта, имеют тем меньший потенциал,
чем дальше они находятся от заземлителя: в пределе потенциал удаленных
точек грунта стремится к нулю.
Область поверхности грунта, потенциал которой равен нулю, называется
электротехнической землей. Плотность тока в земле также равна нулю.
Практически земля начинается с расстояния х = 10 - 20 м от заземлителя.
Область грунта, лежащая вблизи заземлителя, где потенциалы не равны нулю, называется полем растекания (тока).
Сопротивление заземлителя растеканию тока (сопротивление растеканию)
может быть определено как суммарное сопротивление грунта от заземлителя
до любой точки с нулевым потенциалом (земли)
Rраст = ρ/2πХз
(1.3)

Расчетным путем были получены эмпирические формулы для определения сопро-тивления одиночных заземлителей различного типа.

Расчетным путем были получены эмпирические формулы для определения сопротивления одиночных заземлителей различного типа.
Наиболее используемые:
Стержневой в грунте
R = ρ/2πl·ln(2l/d)+1/2ln[(4H+l)/(5H-l)]
для Н0≥0,5 м
Протяженный полосовой на поверхности грунта
R = ρ/3πl·ln(l2/dH)
для l/H ≥5

2. Напряжение прикосновения

Напряжением прикосновения называется разность потенциалов между точкой прикосновения человека к токоведущей части ЭУ и точкой земли, на которой стоит человек или между точкой прикосновения человека второй рукой к заземленным металлоконструкциям.
Рисунок 2.1 - Напряжение прикосновения к заземленным нетоковедущим частям,
оказавшимся под напряжением:
I - кривая распределения потенциалов;
II - кривая распределения напряжения прикосновения.

3. Напряжение шага

Напряжением шага называется разность потенциалов между точками ног человека,
расположенными на поверхности земли в зоне растекания тока замыкания на
землю.
Рисунок 3.1 - Напряжение шага:
а - общая схема;
б - растекание тока с опорной поверхности ног человека.

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным.

В последнем случае проводник или группа соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей, называется заземлителем. Одиночный проводник, находящийся в контакте с землей, называется одиночным заземлителем, а заземлитель, состоящий из нескольких параллельно соединенных одиночных заземлителей, называется групповым или сложным заземлителем.

Стекание тока в землю сопровождается возникновением на заземлителе, в земле вокруг заземлителя и на поверхности земли некоторых потенциалов. В объеме земли, где проходит ток, возникает так называемое поле растекания тока. Теоретически оно простирается до бесконечности. Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя сечение слоя земли, через который проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. Следовательно, при шаровом заземлителе малого радиуса, поле растекания можно считать ограниченным объемом сферы радиусом примерно 20 м.

Рисунок. Полушаровой электрод

Рисунок. Потенциальная кривая одиночного полушарового заземлителя - показывает распределение потенциалов на поверхности земли

Рисунок. Эквипотенциальные линии - линии на поверхности земли с одинаковым потенциалом

Основными характеристиками одиночного заземлителя являются:

• напряжение на заземлителе;

Конструкция заземлителя		Примечание
		I з – ток стекающий в землю, R – радиус шара; ρ – удельное сопротивление земли
		D – диаметр диска
		l – длина заземлителя; d – диаметр сечения стержневого заземлителя

• вид потенциальной кривой (потенциалы точек земли в зоне растекания и их изменение в зависимости от расстояния до заземлителя);

Конструкция заземлителя	Уравнение для определения потенциальной кривой	Примечание
Полушаровой у поверхности земли
Стержневой круглого сечения у поверхности земли		l – длина заземлителя
Дисковый на поверхности земли		D – диаметр диска
Протяженный стержневой круглого сечения лежащий на земле	Вдоль оси заземлителя	l – длина заземлителя
	Поперек оси заземлителя

• вид эквипотенциальных линий (линий равного потенциала на поверхности земли);
• сопротивление заземлителя и заземляющего устройства;
• напряжения прикосновения и шага.

Рассмотрим физические явления для группового заземлителя.

При бесконечно больших расстояниях между электродами группового заземлителя (на практике можно считать, что более 40 м) поля растекания токов вокруг них практически не взаимодействуют. В этом случае потенциальные кривые каждого электрода взаимно не пересекаются.

Рисунок. Групповой заземлитель стержневого типа круглого сечения у поверхности земли (при «большом» расстоянии между электродами)

Рисунок. Распределение потенциалов на поверхности земли при групповом заземлителе (при «большом» расстоянии между электродами)

При малых расстояниях между электродами группового заземлителя (менее 40 м) поля растекания токов как бы накладываются одно на другое, а потенциальные кривые электродов взаимно пересекаются и, складываясь, образуют непрерывную суммарную потенциальную кривую группового заземлителя. Поскольку электроды группового заземлителя связаны между собой электрически, они имеют одинаковый потенциал, являющийся потенциалом группового заземлителя. Следовательно, потенциал каждого электрода группового заземлителя будет состоять из собственного потенциала, обусловленного стеканием через него тока, и потенциалов наведенных другими электродами. В общем случае собственные потенциалы электродов не равны, как не равны и потенциалы, наводимые другими электродами. Однако, сумма собственного и всех наведенных на электроде потенциалов для всех электродов одинакова и равна потенциалу группового заземлителя.

Рисунок. Распределение потенциалов на поверхности земли при групповом заземлителе (синим цветом показаны потенциальные кривые одиночных заземлителей, а красным – потенциальная кривая группового заземлителя)

В результате поверхность земли на участках между электродами приобретает некоторый потенциал. При этом форма суммарной потенциальной кривой зависит от расстояния между электродами, их взаимного расположения, числа, формы и размеров.

Причины поражения электрическим током и основные меры защиты.

Основные причины несчастных случаев от воздействия электри­ческого тока следующие.

1. Случайное прикосновение или приближение на опасное рас­стояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

2. Появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования - корпусах, кожухах и т. п. - в результате повреждения изоляции и других причин.

3. Появление, напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки.

4. Возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю.

Основными мерами защиты от поражения током являются: обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения; защитное разделение сети;

устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, применением двойной изоляции, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др.; применение специальных защитных средств - переносных приборов и приспособлений; организация безопасной эксплуатации электроустановок.

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. Например, во дворе Вашего дома оборвался электрический провод и упал на землю. Или на одном из электрических двигателей оборвался и коснулся земли провод, подводящий электроэнергию. В последнем случае проводник, находящийся в контакте с землей, называется заземлителем или электродом.

При стекании тока в землю происходит резкое снижение потенциала заземлившейся токоведущей части до значения j з (В), равного произведению тока, стекающего в землю I з (А) на сопротивление, которое этот ток встречает на своем пути R з (Ом): j з = I з R з.

Это явление, весьма благоприятное по условиям безопасности, используется как мера защиты от поражения током при случайном появлении напряжения на металлических токоведущих частях, которые с этой целью заземляют. Однако наряду с понижением потенциала заземлившейся токоведущей части при стекании тока в землю возникают и отрицательные явления, а именно, появление потенциалов на заземлителе и находящихся в контакте с ним металлических частях, а также на поверхности грунта вокруг места стекания тока в землю, что может представлять опасность для жизни человека.

Характер распределения потенциалов на поверхности земли, т. е. изменение величины потенциала при изменениях расстояния до заземлителя, можно оцепить, рассмотрев случаи отекания тока I з (А) в землю через наиболее простой заземлитель - полушар радиу­сом r (м) (рис. 1.6).Для упрощения считаем, что земля во всем своем объеме одно­родна, т. е. в любой точке обладает одинаковым удельным сопротив­лением r(Ом-м). В этом случае ток в земле будет растекаться во все стороны по радиусам полушара и плотность его в земле будет убы­вать по мере удаления от заземлителя. На расстоянии х от центра полушара плотность тока j (А/м 2) будет: (15)

где – I з – сила тока в точке замыкания,

x – расстояние от точки замыкания заземлителя.

В объеме земли, где растекается ток, возникает так называемое поле растекания тока. Теоретически оно простирается до бесконечности. Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя сечение слоя земли, по которому проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. Следовательно, и поле растекания можно считать распространяющимся лишь на расстояние 20 м от заземлителя.

11.3.2. Сопротивление заземлителя растеканию тока.

Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, называемое сопротивлением заземлителя растеканию тока, или просто сопро­тивлением растекания. Оно имеет три слагаемых: сопротивление самого заземлителя, переходное сопротивление между заземлителем и грунтом и сопротивление грунта.

Две первые части по сравнению с третьей весьма малы, поэтому ими пренебрегают и под сопротивлением заземлителя растеканию тока понимают сопротивление грунта растеканию тока.

Сопротивление растеканию любого заземлителя R з (Ом) определяется по выражению (1) как частное от деления потенциала заземлителя j з (В) на ток J з (А), протекающий в землю через заземлитель.

Так, например, сопротивление растекания одиночного полушарового заземлителя, потенциал которого определяется выражением (16), будет:

По условиям безопасности заземление должно обладать относительно малым сопротивлением. Поэтому в практике применяется, как правило, групповой заземлитель, т.е. заземлитель, состоящий из нескольких параллельно включенных одиночных заземлителей (электродов).

При больших расстояниях между электродами (более 40 м) ток каждого электрода проходит по «своему», отдельному участку земли, в котором токи других заземлителей не проходят. В этом случае вокруг каждого одиночного заземлителя возникают самостоятельные потенциальные кривые, взаимно не пересекающиеся. При одинако­вых размерах, а следовательно, при одинаковых сопротивлениях одиночных заземлителей R 0 сопротивление группового заземлителя R гр будет: (17)

где n - количество одиночных заземлителей.

При малых расстояниях между электродами (менее 40 м) поля растекания токов как бы накладываются одно на другое, а потенциальные кривые взаимно пересекаются и, складываясь, образуют суммарную потенциальную кривую (рис. 1.7).

В этом случае в общих участках земли, по которым проходят токи нескольких электродов, увеличивается плотность тока, что приводит к увеличению сопротивления растекания заземлителей.

Если человек оказался в зоне действия одиночного заземлителя и приближается к месту замыкания и растекания тока, то его ноги подвергаются действию разности потенциалов, возникающих на расстояниив один шаг. Разность потенциалов двух точек на расстоянии в один шаг ности название шагового напряжения. Из схемы видно, что разность потенциалов на кривой распределения плотности тока будет тем больше, чем ближе человек подойдет к месту замыкания.

* Примечание. Приближаться к месту замыкания ближе, чем на 20 м опасно, на 3-5 м – запрещено ввиду чрезвычайной опасности.

Если человек находится на некотором расстоянии от места замыкания и не приближается к нему, но он касается металлических частей, связанных с местом замыкания, то он подвергается действию разности потенциалов между потенциалом корпуса электроустановки и потенциалом на поверхности земли в месте его нахождения. Эта разность потенциалов носит название напряжение прикосновения, эта разность будет тем больше, чем дальше находится человек.