Расчет защитного заземления

15. Устройство, принцип действия и расчет защитного  заземления. Схема  устройства. Сравнительные  условия электробезопасности  при заземленном  и незаземленном  оборудовании.

     Защитное   заземление  – преднамеренное электрическое  соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под  напряжением вследствие замыкания  на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.).

     Принцип действия  защитного   заземления  — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

     Рассмотрим  два случая. Корпус электроустановки не заземлен. В этом случае прикосновение  к корпусу электроустановки также  опасно, как и прикосновение к фазному проводу сети.

     Корпус  электроустановки заземлен (рис.1). В этом случае напряжение корпуса электроустановки относительно земли уменьшится и станет равным:

     

     Напряжение  прикосновения и ток через  тело человека в этом случае будут  определяться по формулам:

     

                                       

     где a1- коэффициент напряжение прикосновения.

     Уменьшая  значение сопротивления заземлителя  растеканию тока RЗ, можно уменьшить  напряжение корпуса электроустановки относительно земли, в результате чего уменьшаются напряжение прикосновения и ток через тело человека.

     Заземление  будет эффективным лишь в том  случае, если ток замыкания на землю IЗ практически не увеличивается  с уменьшением сопротивления  заземлителя. Такое условие выполняется в сетях с изолированной нейтралью (типа IT) напряжением до 1 кВ, так как в них ток замыкания на землю в основном определяется сопротивлением изоляции проводов относительно земли, которое значительно больше сопротивления заземлителя (рис.1).

Рис.1. Схема сети с изолированной нейтралью (типа IT) и защитным  

заземлением  электроустановки

     В сетях переменного тока с заземленной  нейтралью напряжением до 1 кВ  защитное   заземление  в качестве основной защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении не применяется, т.к. оно не эффективно (рис.2). 

Рис.2. Схема сети с заземленной нейтралью и защитным   заземлением

 потребителя  электроэнергии

     Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

     В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

     Выносное  заземляющее устройство (рис. 3) характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому выносное заземляющее устройство называют также сосредоточенным.

Рис.3. Выносное заземляющее устройство

     Существенный  недостаток выносного заземляющего устройства – отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей или на части защищаемой территории коэффициент прикосновения a1=1. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого напряжения прикосновения Uпр.доп (с учетом коэффициента напряжения прикосновения, учитывающего падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек, a2):

где Iз  – ток, стекающий в землю через  заземляющее устройство; rз –  сопротивление растеканию тока заземляющего устройства.

     Кроме того, при большом расстоянии до заземлителя может значительно возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом за счет сопротивления заземляющего проводника.

     Достоинством  выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырой, глинистый, в низинах и т. п.).

     Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнуть в следующих  случаях:

- при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории;

- при высоком сопротивлении земли на данной территории (например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой территории мест со значительно лучшей проводимостью земли;

- при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования (например, в горных выработках) и т. п.

     Контурное заземляющее устройство (рис. 4)   характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды распределяются на площадке по возможности равномерно, и поэтому контурное заземляющее устройство называется также распределенным.

Рис. 4. Контурное заземляющее устройство

     Безопасность  при распределенном заземляющем  устройстве может быть обеспечена не только уменьшением потенциала заземлителя, но и выравниванием потенциалов на защищаемой территории до таких значений, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых. Это достигается за счет соответствующего размещения одиночных заземлителей на защищаемой территории.

     Для заземления электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители. Если при этом сопротивление  заземляющих  устройств или напряжение прикосновения имеет допустимые значения, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на  заземляющем  устройстве, то искусственные заземлители должны применяться лишь при необходимости снижения плотности токов, протекающих по естественным заземлителям или стекающих с них.

     По  действующим нормам с  незаземленными  нейтралями могут работать сети 6 кВ при токах менее 30 А, 10 кВ при токах менее 20 А, 15—20 кВ при токах менее 15 А, 35 кВ при токах менее 10 А. Однако, исходя из опыта эксплуатации, а также исследований опасности воздействия дуг, возникающих при замыкании на землю, и перенапряжений, предельными для сетей с  незаземленными  нейтралями следует считать токи 20 А при 6 кВ, 15 А при 10 кВ и 5 А в блочных схемах генератор — трансформатор (на генераторном напряжении) и сетях 3—35 кВ, где повышены требования к электробезопасности (торфоразработки, шахты и т. п.). 
 

24. Силы и средства  для ликвидации  последствий чрезвычайных  ситуаций на железнодорожном транспорте

     Характерными  особенностями железнодорожного транспорта являются:

•  большая  масса подвижного состава (общая  масса грузового поезда составляет 3 – 4 тыс. тонн, масса пассажирского состава – около 1 тыс. тонн, масса одной цистерны – 80–100 тонн);

•  высокая  скорость передвижения состава (до 200 км/час), а экстренный тормозной путь составляет несколько сотен метров;

•  наличие  на пути следования опасных участков дорог (мосты, тоннели, спуски, подъемы, переезды, сортировочные горки);

•  наличие  электрического тока высокого напряжения (до 30 кВ);

•  влияние  человеческого фактора на причины  аварии (управление локомотивом, комплектование состава, диспетчерское обслуживание);

•  многообразие поражающих факторов  и  возможность  их комбинированных сочетаний.

     Аварийно-спасательные  и  другие неотложные работы при  ликвидации  аварий  на   железнодорожном   транспорте  включают:

•  сбор информации, разведку  и  оценку обстановки;

•  определение  границ опасной зоны, её ограждение  и  оцепление;

•  проведение аварийно-спасательных работ с целью  оказания помощи пострадавшим;

•   ликвидацию   последствий  аварии (локализация источника  чрезвычайной   ситуации , тушение пожара и др.);

•  аварийно-восстановительные  работы на электрических сетях и  коммуникациях.

     При столкновениях, резкой остановке поезда и переворачивании вагонов пассажирского поезда типичными травмами пассажиров являются ушибы, переломы, сотрясения головного мозга, сдавливания.

В таких  случаях аварийно-спасательные работы включают:

•  проникновение  в вагон через входные двери, оконные проемы и специально проделанные люки;

•  поиск  пострадавших, их деблокирование и  эвакуацию;

•  оказание первой медицинской помощи пострадавшим.

     Особую  опасность для пассажиров представляют пожары в вагонах. Пожар в пассажирском вагоне очень быстро распространяется по внутренней отделке, пустотам конструкции  и  вентиляции. Он может охватить один вагон за другим. Особенно быстро это происходит во время движения поезда, когда в течение 15–20 минут вагон полностью выгорает. Температура в горящем вагоне составляет порядка 950 °С. Время эвакуации пассажиров должно быть не более 2 минут. Пожар на тепловозах осложняется наличием большого количества топлива (5–6 т )  и  смазочных материалов (1,5–2 т ).

     В случаях, когда пассажирские поезда оказываются заблокированными снежными заносами, обвалами, камнепадами, лавинами, селевыми потоками, водой, задача спасателей сводится к обнаружению пострадавших, их освобождению  и  оказанию им помощи.

     Как показывает опыт,  для   ликвидации   последствий  аварий  на   железнодорожном   транспорте  МПС России располагает достаточными  силами   и   средствами  (на 17 дорогах в состав их  сил, предназначенных для   ликвидации   чрезвычайных   ситуаций, входят 304 восстановительных и 369 пожарных поездов). Поэтому, если авария устраняется в течение суток, привлечение сил   и   средств РСЧС, как правило, не требуется. В то же время, если авария связана с десятками погибших  и  сотнями пострадавших, когда требуется проведение сложных спасательных работ по извлечению людей из завалов  и  разрушенных конструкций вагонов, тогда использование дополнительных  сил  необходимо.

     Взаимодействие  сил  при таких  чрезвычайных   ситуациях  крайне важно, так как, кроме чисто технических проблем (разборки завалов, тушения пожаров, восстановления  железнодорожного  пути  и  т.п.), приходится решать задачи с привлечением дополнительных  сил . К таким задачам относятся: охрана общественного порядка; обеспечение работы пожарной  и  медицинской службы; опознание  и  идентификация погибших; розыск, оповещение, встреча  и  размещение родственников погибших; отправка оставшихся в живых с места катастрофы. Решение этих вопросов возлагается, как правило, на руководителей КЧС  и  правоохранительных органов.

     При возникновении крупных аварий  и  катастроф  на   железнодорожном   транспорте  целесообразно назначать оперативную группу со следующими задачами:

•  организация  и  непосредственное осуществление  в районе катастрофы непрерывного мониторинга обстановки, оценки масштабов  и  прогнозирования дальнейшего её развития;

•  выработка  предложений  и  принятие решений  по локализации  и   ликвидации   последствий  катастрофы, защите населения  и  окружающей среды в зоне  чрезвычайной   ситуации ;

•  привлечение  к работам всех имеющихся в  наличии  сил   и   средств , подготовка предложений об использовании всех видов ресурсов;

•  организация  и  контроль оповещения населения, планирование  и  организация эвакуации населения из зоны  чрезвычайной   ситуации .