Порядок расчета сечения провода.

1. Дать характеристику помещения по условиям окружаю- щей среды (прил. 8).

2. Для пожароопасных и взрывоопасных помещений устано- вить класс опасности по ПУЭ (прил. 9).

3. Определить суммарную активную нагрузку электрических потребителей.

4. Определить суммарный ток, протекающий по проводам:

G = P общ ×10³ / U × cosj,

где Р _общ – суммарная мощность потребителей электроэнергии, кВт; U – напряжение сети, В; cosj – коэффициент мощности ак- тивной нагрузки, принимается 1.

5. Выбрать тип проводки, марку провода и способ его про- кладки (прил. 10).

6. По суммарному току, протекающему по проводам, и вы- бранной марке провода определить его необходимое сечение (прил. 11).

ТЕХНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Общие положения

В настоящее время разработан ряд мероприятий, техниче- ских способов и средств защиты, позволяющих обеспечить высо- кий уровень электробезопасности на любой электроустановке. Все они описаны в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ), «Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Правилах техники безопасности при экс- плуатации электроустановок потребителей» (ПТБ).

К известным техническим способам и средствам обеспече- ния электробезопасности относятся: защитное заземление, зану- ление, выравнивание потенциалов, малое напряжение, электриче- ское разделение сетей, защитное отключение, изоляция токове- дущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная); компенсация токов замыкания на землю; оградительные устрой- ства, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безо- пасности; средства защиты и предохранительные приспособления. В известной степени к защитным мерам можно отнести еще не- прерывный контроль изоляции.

Ниже рассмотрены методы защиты с помощью устройств защитного заземления и зануления оборудования, а также даны методики и порядок расчета искусственных и естественных заземлителей и зануления.

Защитное заземление. Корпус электродвигателя или элек- трического аппарата, арматура электрического светильника или труба электропроводки в нормальных условиях не находятся под напряжением относительно земли, что достигается изоляцией от токоведущих частей. Однако при повреждении изоляции любая из этих частей может оказаться под напряжением, нередко равным фазному. Электродвигатель с пробитой на корпус изоляцией часто электрически соединен с машиной, которую он приводит в дви- жение, например, установлен на станке. Рабочий, взявшийся за рукоятки управления станком, может попасть под напряжение. Чтобы уменьшить опасность поражения людей при повреждении изоляции токоведущих частей, принимают ряд мер. Наибольшее распространение получило защитное заземление, используемое в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В и в се-

тях с напряжением выше 1000 В (не зависимо от режима работы нейтрали источника питания). Под защитным заземлением пони- мают преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые мо- гут оказаться под напряжением. Это соединение должно иметь достаточно малое сопротивление, чтобы в случае замыкания на корпус прикосновение к нему человека не могло вызвать протека- ние через его тело опасного для жизни тока.

Под замыканием на корпус (электрическое замыкание на кор- пус) понимают случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Замыкание на корпус может быть результатом случайного касания то- коведущей части корпуса машины, повреждения изоляции, падения провода, находящегося под напряжением, на нетоковедущие металли- ческие части и т. п.

Заземление состоит из зарытых в землю металлических элек- тродов, называемых заземлителями, и проводников, соединяющих их с заземляемыми частями установок. Проводники, которые служат для соединения заземлителей одного с другим и с заземляемыми частями электроустановок, называют заземляющими. Совокупность заземли- телей и заземляющих проводников называется заземляющим устрой- ством. Для заземления электроустановок должны в первую очередь использоваться естественные заземлители.

В качестве последних могут быть использованы:

а) проложенные под землей водопроводные и другие металличе- ские трубы за исключением трубопроводов горючих жидкостей, го- рючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии;

б) обсадные трубы, артезианские скважины;

в) металлические конструкции и арматура железобетонных кон- струкций зданий и сооружений, имеющие соединение с землей;

г) металлические шпунты гидротехнических сооружений; д) свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

Заземляющими проводниками могут служить нулевые провод- ники сети, металлические конструкции зданий и сооружений, сталь- ные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей, полосо- вая или круглая сталь и т. д.

И заземлители, и заземляющие проводники должны иметь как можно меньшие размеры и сечения, определяемые их проводимостью и термической устойчивостью.

Заземляемое оборудование присоединяют к магистрали зазем- ления отдельными проводниками. Заземляющие проводники соеди- няют один с другим, а также с заземлителями и заземляемыми конст- рукциями, как правило, сваркой, а с корпусами аппаратов, машин и другого оборудования – сваркой и болтами.

Естественные заземлители должны быть подсоединены к зазем- ляющим магистралям электроустановок не менее чем в двух местах. В случае невозможности использования естественных заземлителей не- обходимо сооружать искусственные, в качестве которых применяют:

а) полосы или круглую сталь, укладываемые горизонтально на дно котлована по периметру фундаментов, – углубленные заземлите- ли;

б) стальные стержни диаметром 10–16 мм или угловую сталь со стенками толщиной не менее 4 мм – вертикальные заземлители; длина стержневых электродов должна быть 4,5–5 м, электродов из угловой стали – 2,5–3 м; верхний конец вертикального заземлителя должен быть заглублен на 0,6–0,7 м от поверхности земли;

в) полосовую сталь – горизонтальные заземлители, которые служат для соединения вертикальных заземлителей или несут само- стоятельную функцию.

Стальные заземлители должны иметь размеры не менее приве- денных ниже:

Круглые диаметром, мм                                                10

Круглые оцинкованные диаметром, мм                       6

Прямоугольные

сечение, мм²                                                               48

толщина, мм                                                                 4

Угловая сталь с толщиной полок, мм                           4

В качестве заземляющих проводников могут быть использова-

ны:

а) специально предусмотренные для этой цели проводники;

б) металлические конструкции зданий (фермы, колоны и т. п.); в) металлические конструкции производственного назначения

(подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов, обрамление ка- налов и т. п.);

г) стальные трубы электропроводок; д) алюминиевые оболочки кабелей;

е) металлические кожухи шинопроводов, металлические короба и лотки электропроводок;

ж) металлические стационарно открыто проложенные трубо- проводы любого назначения, кроме трубопроводов горючих и взры- воопасных веществ и смесей, канализации и центрального отопления. Использование металлических оболочек трубчатых проводов, несу- щих тросов (при тросовой электропроводке), изоляционных трубок, металлорукавов, а также свинцовых оболочек проводок и кабелей в качестве заземляющих проводников запрещается. В помещениях и на наружных установках, для которых требуется заземление, эти оболоч- ки должны быть заземлены и иметь надежные соединения на всем протяжении; соединительные муфты и коробки должны быть присое- динены к металлическим оболочкам пайкой или болтами.

В электроустановках напряжением до 1000 В медные или алю- миниевые заземляющие проводники должны иметь сечения не менее приведенных ниже, мм²:

 

	Из меди	Из алюминия
Голые проводники при открытой прокладке	4	6
Изолированные провода	1,5	2,5
Заземляющие жилы кабелей или многожильных про-
водов в общей защитной	1	1,5
оболочке с фазными жилами

 

В сетях с напряжением до 1000 В электроустановки заземляют в обязательном порядке, если имеется изолированная нейтраль, а в се- тях выше 1000 В во всех случаях. При напряжении переменного тока выше 36 В и постоянного выше 110 В заземляют наружные установки, а также помещения повышенной опасности и особо опасные. Элек- троустановки не заземляют при номинальном напряжении переменно- го тока 36 В и ниже и постоянного тока 110 В и ниже.

Известно, что значительная часть производственных помещений химических и деревообрабатывающих предприятий содержит взрыво- опасные среды. Поэтому к защитному заземлению таких помещений предъявляют повышенные дополнительные требования. Заземлению подлежат электроустановки при всех напряжениях переменного и по- стоянного тока, а также оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях (это требование не относится к элемен- там электрооборудования, установленного внутри заземленных кор- пусов). В качестве заземлителей должны применяться специально предназначенные для этого проводники (голые или изолированные). Трубы, фермы, свинцовые оболочки кабелей и другие конструкции

могут служить лишь дополнительными заземляющими проводниками. Места ввода заземляющих проводников в стены взрывоопасных помещений должны быть защищены отрезками труб или должны быть предусмотрены специальные проемы с уплотнением несгораемыми материалами. Соединение заземляющих проводников в местах вводов

не допускается.

При прокладке заземляющих проводников из взрывоопасных помещений в любые отличающиеся по классу взрывоопасности по- мещения, а также в помещения с нормальной средой или наружу, от- резки труб, проходящих через стены или фундаменты зданий, должны быть заделаны раствором с обеих сторон ввода. Ответвления от маги- страли заземления, проходящие через фундаментные отливки, необ- ходимо заключать в трубы или иные жесткие оболочки.

Надежность и долговечность заземляющих устройств в значи- тельной степени определяется правильным расчетом. Цель расчета за- земляющих устройств – определить их основные параметры, позво- ляющие обеспечить выполнение норм, предписанных ПУЭ для данно- го вида установок, или допустимое напряжение прикосновения.

Защитное действие заземляющих устройств зависит от сопро- тивления устройства, быстроты и надежности отключения повреж- денного участка электроустановки. Эти факторы, в свою очередь за- висят от точности расчета заземляющего устройства, правильности его монтажа и эксплуатации. Поэтому перед вводом в эксплуатацию вновь смонтированных электроустановок и электрооборудования, а также периодически в процессе их работы проводят тщательное ис- пытание заземляющих устройств, т. е. выполняют комплекс работ, включающий внешний осмотр подземной и надземной частей устрой- ства, а также измерение сопротивления отдельных его элементов. Объем, нормы и периодичность испытаний заземляющих устройств определяются «Правилами устройств электроустановок», «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Пра- вилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок- потребителей».

Заземляющие проводники обычно окрашивают в черный цвет, что позволяет распознавать их среди других проводников.

Заземляющие проводники, проложенные в помещениях, должны быть доступны для осмотра. Это требование не относится к нулевым жилам и металлическим оболочкам кабелей, трубопроводам, скрытой электропроводке, к находящимся в земле металлоконструкциям, а

также к проводникам заземления, проложенным в трубах.

Сопротивление заземляющего устройства измеряют различ- ными приборами, из которых наиболее широкое применение по- лучили приборы МС-08, М-416 и др.

Зануление. Электрические сети современных промышленных предприятий характеризуются значительной протяженностью и большим числом электроприемников. В этих условиях значитель- ные трудности представляет поддержание высокого уровня сопро- тивления изоляции всей сети относительно земли и отыскание по- врежденных участков. Нельзя не считаться и с тем, что даже при обеспечении достаточного уровня изоляции в таких сетях всегда имеются значительные емкостные токи. Исходя из этих соображе- ний, электрические сети выполняют четырехпроводными с зазем- лением нейтрали. Это решение оправдывается также технологиче- скими соображениями – возможностью использования фазного и линейного напряжения для питания силовой и осветительной сети от одного трансформатора. В качестве основной защитной меры в этих цехах служит зануление – преднамеренное электрическое со- единение с нулевым защитным проводником металлических нето- коведущих частей, которые могут оказаться под напряжением. При таком электрическом соединении, если оно надежно выполнено, всякое замыкание на корпус превращается в однофазное короткое замыкание (т. е. замыкание между фазами и нулевым проводом), при этом возникает ток такой силы, при которой обеспечивается срабатывание защиты (предохранителя или автомата) и автомати- ческое отключение поврежденной установки от питающей сети.

Занулению подлежат те же металлические конструктив- ные нетоковедущие части электрооборудования, которые под- лежат заземлению: корпуса машин и аппаратов, баки транс- форматоров и др.

Для обеспечения автоматического отключения аварийного участка сопротивление цепи короткого замыкания должно быть достаточно малым. Поэтому к выбору заземляющих проводни- ков, создающих вместе с фазным и нулевым проводами петлю фаза – нуль, а также к защитным аппаратам предъявляют специ- альные требования. Это вызвано тем обстоятельством, что от проводимости магистрального провода и ответвления от него зависит сила тока однофазного короткого замыкания, от типа защитного аппарата – время, за которое поврежденный участок

отключится от сети. Чтобы обеспечить требуемую кратность K тока однофазного короткого замыкания по отношению к номи- нальной силе тока уставки защищаемого аппарата, правила за- прещают использовать в качестве магистралей зануления свин- цовые оболочки кабелей, а полная проводимость проводников зануления во всех случаях должна составлять не менее 50% проводимости фазных проводников.

Коэффициент K должен быть:

– не менее 3 – при использовании в качестве защиты плавких предохранителей и автоматических выключателей с обратно зависи- мой от силы тока характеристикой при установке в помещениях с нормальной средой;

– не менее 4 – при использовании предохранителей во взрыво- опасных помещениях;

– не менее 6 – при использовании автоматических выключате- лей с обратно зависимой характеристикой во взрывоопасных помеще- ниях;

– не менее 1,4 – для автоматических выключателей с независи- мой характеристикой и номинальной силой тока до 100 А при уста- новке во взрывоопасных помещениях и в помещениях с нормальной средой;

– не менее 1,25 – то же, но для автоматических выключателей с независимой характеристикой и номинальной силой тока выше 100 А. Правила требуют периодической проверки элементов системы зануления. Эта проверка заключается во внешнем осмотре видимой части заземляющего устройства, в осмотре с проверкой наличия цепи между зануляемым оборудованием и заземлением нейтрали источника

питания, в измерении сопротивления заземления последнего.

Особое внимание следует уделять надежности металлической связи корпусов электрооборудования с заземленной нейтралью источ- ника питания через нулевой провод. Для обеспечения надежности этой связи Правилами запрещается установка в нулевом проводе пре- дохранителей и выключателей. Непрерывность цепи достигается сваркой отдельных участков сети зануления.

К другим требованиям для повышения эффективности сис- темы зануления относятся заземление нейтрали питающего трансформатора и повторное заземление нулевого провода (для воздушных линий). Заземление нейтрали позволяет уменьшить напряжение на корпусе при пробое изоляции и обеспечить сниже-

ние до безопасного напряжения нулевого провода относительно земли при замыкании фазы на землю, а также осуществить защиту от перехода высшего напряжения в сеть низшего.

Повторное заземление нулевого провода в период замыка- ния фазы на корпус позволяет снизить напряжение прикоснове- ния к зануленному оборудованию, что особенно важно при об- рыве нулевого провода. В кабельных сетях повторные заземле- ния нулевого провода не предусматривают, так как обрыв его маловероятен.

Таким образом, зануление, выполненное в соответствии с требованиями Правил устройства, обеспечивает отключение ава- рийного участка за сравнительно короткое время и снижает на- пряжение прикосновения.