Защитное зануление, заземление и отключение. Молниезащита. Защита от статического электричества
АВТОНОМНАЯ
НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
«УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ
КОНСАЛТИНГОВЫЙ ЦЕНТР
«ЭНЕРГИЯ»
Программа
дополнительного профессионального образования
(повышения
квалификации) по курсу «Повышение квалификации специалистов, ответственных за
качество и безопасность проведения испытаний и измерений»
КУРСОВАЯ
РАБОТА
на тему
«Защитное
зануление, заземление и отключение. Молниезащита. Защита от статического
электричества»
Выполнил: Жуков А.И.
Петрозаводск
г.
Оглавление
Введение
Глава 1. Зануление
1.1 Защитное зануление
1.1 Система зануления
TN-C.
1.2 Система зануления
TN-C-S
1.3 Система зануления TN-S
1.4 Ошибки в реализации
зануления
Глава 2. Заземление
2.2 Естественное
заземление
2.3 Искусственное
заземление
2.4 Разновидности систем
искусственного заземления
Глава 3. Защитное
отключение
Глава 4. Молниезащита
4.1 Внешняя система
молниезащиты
4.2 Внутренняя система
молниезащиты
4.3 Устройства и типичные
схемы молниезащиты систем электроснабжения 220-380 В
4.4 Конструктивные отличия
Глава 5. Защита от
статического электричества
Заключение
Список использованных
источников и литературы
Введение
Ни одна правильно реализованная система электроснабжения не обходится без
всем известного и часто используемого понятия - заземления. Постоянное
обращение с электроприборами на производстве подвергает работника постоянному
риску поражения электрическим током. Основная функция заземления, это
обеспечение электробезопасности электрических приборов и электроустановок от
неисправности изоляционного покрытия токоведущих проводников, а так же
безопасность работников от поражения электрическим током при использовании этих
приборов и установок. Для того чтобы максимально обезопасить человека,
производители электрооборудования оснащают его в корпусах повышенного класса
изоляции, а также, при наличии открытых проводящих частей корпуса, обязателен
заземляющий контакт на вилке питания или специальный зажим заземления. Для
качественного заземления электрооборудования и открытых металлических элементов
(труб горячего и холодного водоснабжения, коробов и т.п.) должно быть надежно
соединение его с контуром заземления электроустановки. При хорошем состоянии
заземлителей, заземляющих проводников и контактов работник надежно защищен при
возможных появлениях опасного потенциала на корпусе электрооборудования, а при
наличии в цепи питания УЗО (Устройства Защитного Отключения) аварийный участок
мгновенно отключится, не давая возможности электрическому току время для
поражения человека. Как и УЗО, заземление должно подвергаться периодической
проверке и замерам сопротивления цепи между заземлителями и заземленными
элементами электрооборудования. Периодический контроль состояния заземления,
как и всего электроснабжения в целом, обеспечит надежную работоспособность и
безопасность эксплуатации электрооборудования. Это станет служить вам гарантией
защищенности технологического процесса, электрооборудования и работников.
Однако на производстве не всегда учитывается возможность поражения
электрическим током природного происхождения, таким как удар молнии. Хорошо
заземленные здания при попадании молнии останутся неповрежденными, но если вы
не позаботились о заземлении, то результаты такой беспечности могут иметь
вероятность обойтись слишком дорого: в лучшем случае необходимо будет выкинуть
всю технику, в худшем - может случиться пожар. А если это произойдет ночью, то
сомнения насчет целесообразности заземления отпадут сами собой.
Целю данной работы является рассмотрение всех возможных видов защиты от
случайного поражения электрическим током, как техногенного, так и природного
характера.
Глава 1. Зануление
.1 Защитное зануление
В
сетях с глухозаземленной нейтралью замыкание одной из фаз на землю или на
проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью, является однофазным
коротким замыканием. Если замыкание произошло на корпус электрооборудования, не
связанного с землей, то человек, стоящий на земле и прикоснувшийся к этому
электрооборудованию, окажется под полным фазовым напряжением и через него
пройдет ток однофазного замыкания. Для предупреждения возможности поражения
электрическим током при замыкании на корпус поврежденный участок должен быть
отключен от сети в возможно короткий срок, чтобы ограничить до минимума время,
в течение которого это оборудование будет представлять опасность для персонала.
В этих целях в сетях с глухозаземленной нейтралью применяют защитное зануление.
Защитным занулением называется преднамеренное металлическое соединение с
глухозаземленной нулевой точкой (нейтралью) трансформатора в сетях переменного
тока и с глухозаземленной средней точкой источника электроснабжения в
трехпроводных сетях постоянного тока частей электроустановок, нормально не
находящихся под напряжением, но которые могут случайно оказаться под таковым.
Соединение это выполняют проводником, который называется зануляющим, или
нулевым защитным проводником. При замыкании одной из фаз на корпусе
электрооборудования, имеющего соединения нулевым защитным проводником с
глухозаземленной нейтралью трансформатора в сетях переменного тока или с
глухозаземленной средней точкой в сетях постоянного тока, возникает однофазное
короткое замыкание, которое вызывает срабатывание соответствующего защитного
аппарата и отключение поврежденного участка. Защитное зануление применяют в
сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью или с глухозаземленным
нулевым проводом в трехпроводных сетях постоянного тока для автоматического
отключения поврежденного участка сети в минимально возможное короткое время. В
любом случае, ПУЭ <#"563408.files/image001.gif">
Между корпусом электрооборудования и вспомогательным заземлителем rв
включено защитное реле напряжения РН, реагирующее на величину напряжения по
отношению к земле. Электрооборудование может быть заземлено через заземлитель rз
или занулено через заземлитель r0. При замыкании фазы на корпус
электрооборудования на нем появляется напряжение. Если это напряжение превысит
заданную величину, реле РН срабатывает, его контакт в цепи обмотки пускателя П
размыкается и магнитный пускатель отключает электродвигатель от сети. Кнопка
КнК служит для проверки действия защиты; КнП и КнС - кнопки пуска и остановки
электродвигателя.
Защитное отключение применяют в случаях, когда безопасность персонала не
может быть обеспечена устройством зануления или заземления.
Во взрывоопасных зонах искрение, возникшее при появлении разности
потенциалов между попавшими под напряжение частями электрооборудования и
землей, может вызвать воспламенение окружающей взрывоопасной смеси. Наличие
зануления, заземления или защитного отключения устраняет эту опасность.
Глава 4. Молниезащита
Молниезащита (громозащи́та, грозозащи́та) - это комплекс технических
решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а
также имущества и людей находящихся в нем. Для зданий и сооружений угрозу
представляет непосредственный контакт канала молнии с поражаемыми объектами и
являет возможность возгорания либо разрушения, а также повреждение
чувствительного оборудования. Молниезащита зданий разделяется на внешнюю и
внутреннюю.
Внешняя
молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод
её в землю. Система внешней молниезащиты, организованная по принципу
молниеприёмной сетки, проектируется индивидуально под каждое конкретное здание.
В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное
и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и
отвести его по токоотводам на заземление
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>.
.2
Внутренняя система молниезащиты
Внутренняя
система грозозащиты состоит из шины выравнивания потенциалов, которая
объединяет все протяженные металлоконструкции дома, в частности соединяет
нейтраль электросети с контуром заземления, экраны телевизионных кабелей, трубы
водоснабжения и отопления с контуром заземления, громоотводы и
металлоконструкции с контуром заземления.
4.3
Устройства и типичные схемы молниезащиты систем электроснабжения 220-380 В
Устройства
защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) делятся на тип 1, 2 и 3 тип. Тип 1
способен пропустить через себя всю энергию типичного удара молнии, не
разрушившись. Но, за устройством типа 1 сохраняется достаточно большой бросок
напряжения (единицы киловольт). Обычно тип 1 в зданиях с громоотводами, а также
в зданиях, подключенных воздушными линиями, и в зданиях, отдельно стоящих или
находящихся рядом с высокими объектами (деревьями). По этим же рекомендациям
городская квартирная и офисная проводка не требует типа 1 (считается, что тип 1
уже есть на КТП). Тип 2 не способен самостоятельно, без предшествующего типа 1,
выдержать без разрушения удар молнии. Однако же его живучесть гарантируется в
случае совместного применения с типом 1. Бросок напряжения за типом 2 обычно
около 1.4-1.7 кВ. Тип 3 для своей живучести требует применения типов 1 и 2
перед собой, и устанавливается непосредственно рядом с потребителем. Им может
являться, например, фильтр «Пилот» или же варисторная защита в блоках питания
некоторых бытовых устройств (автоматика отопительных котлов). Никакая
молниезащита не защищает от длительных перенапряжений, например, от повышения
до 380 В при «отгорании нуля».
В
случае сквозного прогорания УЗИП от фазы до PE возможно выделение на нем
огромного количества тепла и пожар в щитке. Для защиты от этого УЗИП
обязательно должен устанавливаться с защитой - плавкими вставками или же
«автоматами». Существуют также УЗИП, совмещенные с «автоматами» для своей
защиты. В случае, когда вводной «автомат» имеет номинал ≤ 25A, возможно
подключение УЗИП за ним, в этом случае вводной автомат также выполняет функции
защиты УЗИП. Схемы молниезащиты выполняются либо с приоритетом безопасности,
либо с приоритетом бесперебойности. В первом случае недопустимо разрушение УЗИП
и иных устройств, а также ситуация, когда временно отключается молниезащита, но
допустимо срабатывание автоматики с полным отключением потребителей. Во втором
случае допустимо временное отключение молниезащиты, но недопустим перебой в
снабжении потребителей. В случае, когда нужен приоритет безопасности, возможно
- при номинале вводного автомата ≤ 25А и наличии вводного УЗО -
подключить УЗИП после УЗО, в этом случае вводной автомат защитит УЗИП от
сквозного прогорания, а УЗО будет срабатывать при срабатывании УЗИП и требовать
ручного повторного включения.
При
одновременной установке типа 1 и типа 2 расстояние между ними по кабелю должно
быть не менее 5 м, а расстояние от типа 2 до типа 3 и потребителей - не менее
10 м. Это создает индуктивность, нужную для того, чтобы автомат более высокой
ступени срабатывал раньше. Возможно также и использование УЗИП типов 1+2,
совмещающих в одном корпусе оба устройства (защищается от прогорания так же,
как тип 1). Устройства УЗИП имеют разные исполнение для систем TN-C-S и ТТ (в
последних типа 2 установлены варисторы на L-N и разрядник на N-PE). Необходимо
выбирать устройство под свою систему заземления.
.4
Конструктивные отличия
Молниеотводы
конструктивно разделяются на стержневые, тросовые и сетчатые. Стержневые
молниеотводы изготавливают в виде вертикальных металлических конструкций. Зона
защиты одиночного стержневого молниеотвода зависит от его высоты h и
представляет собой конус, основанием которого служит окружность с радиусом r =
1,5h. Тросовый молниеотвод - это трос, закрепленный в виде антенны на двух
опорах. Такой молниеотвод применяют для защиты узких и длинных сооружений. Зона
защиты тросового молниеотвода представляет собой трехгранную призму, верхней
гранью которой является натянутый трос, а основанием площадь призмы на уровне
земли шириной 2×1.5h,
где h - расстояние между опорами, на
которых закреплен трос. Стержневые молниеотводы изготовляют из стальных прутков
диаметром 12-16 мм, угловой стали 35×35-50×50 мм или стальных труб диаметром 20-25 мм. Тросовые
молниеотводы изготовляют из стального троса диаметром 7,5-9 мм. Токоотводы
изготовляют из стальной катанки диаметром не менее 6 мм или из полосовой стали
сечением не менее 48 мм2 и толщиной не менее 4 мм.
Здания
и сооружения I категории высотой до 30 м защищают от прямых ударов молнии
отдельно стоящими стержневыми или тросовыми молниеотводами. При этом импульсное
сопротивление растеканию тока каждого заземлителя должно быть не менее 10 Ом.
Для объектов высотой более 30 м, когда устройство отдельно стоящих
молниеотводов не представляется возможным, допускается, устанавливать их на
самом сооружении, а токоотводы прокладывать по стене сооружения. Количество
токоотводов в этих случаях должно быть не менее двух, а импульсное
сопротивление каждого заземлителя не менее 5 Ом. Заземлители защиты от прямых
ударов молнии должны быть изолированы от заземляющих устройств защиты от
вторичных воздействий молнии и защитного заземления электрооборудования.
Здания
и сооружения II категории защищают от прямых ударов молнии отдельно стоящими
или установленными на зданиях стержневыми или тросовыми молниеотводами.
Допускается использовать молниеприемную сетку, наложенную на неметаллическую
кровлю, а также металлическую кровлю здания. Импульсное сопротивление
растеканию тока заземлителей должно быть не более 10 Ом. Разрешается
объединение заземлителей защиты от прямых ударов молнии, защиты от
электростатической индукции и защитного заземления электрооборудования. К
сооружениям II категории относятся также емкости с горючими жидкостями и
газами. При толщине металла крыши менее 4 мм емкости должны быть защищены от
прямых ударов молнии молниеотводами, отдельно стоящими или установленными на
самом сооружении. При толщине метала крыши более 4 мм достаточно присоединить к
заземлителям корпус емкости. Импульсное сопротивление заземлителей в этих
случаях должно быть не более 50 Ом.
Здания
и сооружения III категории защищают от прямых ударов молнии молниеприемниками
отдельно стоящими или установленными на самом сооружении. Величина импульсного
сопротивления заземлителя каждого токоотвода должна быть не более 20 Ом.
Высокие отдельно стоящие или расположенные на зданиях трубы защищают от прямых
ударов молнии молниеприемниками высотой 3 м, устанавливаемыми на самой трубе.
Для труб высотой более 50 м необходимо устанавливать два молниеприемника по
диаметрально противоположным сторонам трубы
Глава 5. Защита от статического электричества
Статическим электричеством называют электричество трения. Оно образуется
в результате трения перекачиваемых нефтепродуктов и газов о стенки
трубопроводов, от трения плоскоременных передач о шкивы электродвигателей и
других аналогичных причин. При появлении зарядов статического электричества
возможны искрения, которые могут быть причиной несчастных случаев, а в условиях
взрывоопасной среды причиной возникновения пожаров и взрывов.
Для отвода возникающих зарядов статического электричества от
токопроводящих частей технологического оборудования и металлоконструкций, их
присоединяют к заземляющему устройству. Поскольку разрядные токи зарядов
статического электричества весьма малы (тысячные доли ампер), величина
сопротивления заземляющего устройства может быть принята до 100 Ом. В тех
случаях, когда оборудование и металлоконструкции уже присоединены к защитному
заземлению, особого заземления для отвода зарядов статического электричества не
требуется.
Заключение
Для защиты от поражения электрическим током, сохранения
электрооборудования и безопасных условий работы необходим комплексный подход с
применение всех необходимых мер по предотвращению случайного поражения человека
электрическим током. В данной курсовой проекте я рассмотрел все возможные виды
защиты от случайного поражения электрическим током, как техногенного, так и природного
характера.
Защитное заземление или зануление должно обеспечивать защиту людей от
поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим
частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения
изоляции.
Защитное отключение еще более минимизирует потенциальную опасность
обесточивая электроприборы и установки на которых возникло короткое замыкание.
В производственном процессе также не стоит недооценивать электрозаряды,
возникающий при трении. Эти заряды вызывают нарушения технологического
процесса, из-за большой напряженности электрического поля возникают сильные
разряды, которые могут привести к пожарам, взрывам и, как следствие, к травмам
обслуживающего персонала. Статическое электричество угнетающе действует на
человека, вызывает утомление, приводит к ошибочным действиям.
Разряды молнии на наземные объекты могут вызвать разрушение зданий и
сооружений, а также загорание и взрыв находящихся в них горючих и взрывоопасных
веществ. Поражения прямыми ударами молнии носят название первичных воздействий
молнии. Молниезащита позволяет защитить не только здания и сооружения но и
большую площадь производственных площадок, как от прямого удара молнии, так и
от вторичных воздействий электромагнитной и электростатической индукции.
Применение и правильная эксплуатация заземления, зануления, защитного
отключения, молниезащиты и защита от статического электричества гарантирует
надежность эксплуатации электроприборов и электроустановок установок без
опасности повреждения электрическим током работников предприятия.
Список использованных источников и литературы
1. Правила
устройства электроустановок шестое издание, дополненное с исправлениями
Госэнергонадзор Москва 2000.
2. Правила
устройства электроустановок. Издание седьмое
3. ГОСТ
Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики»
. Я.М.
Бунич, А.Н. Глазков, К.А. Кастовский "Электрооборудование промышленных
предприятий" - М., Стройиздат, 1981
. Р.Н.
Карякин д.т.н, профессор, «Нормы устройства сетей и зеземления» - М.,
Энергосервис 2002 г.