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

2012 г.

• 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
• 2.1 Защитное 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

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

1.1 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 регламентируют время автоматического отключения поврежденной линии. Для номинального фазного напряжения сети 380/220 В оно не должно превышать 0,4 с. Зануление осуществляется специально предназначенными для этого проводниками. При однофазной проводке — это, например, третья жила провода или кабеля. Для того, чтобы отключение аппарата защиты произошло в предусмотренное правилами время, сопротивление петли «фаза-ноль» должно быть небольшим, что, накладывает на все соединения и монтаж сети жесткие требования качества, иначе зануление может оказаться неэффективным. Помимо быстрого отключения неисправной линии от электроснабжения, зануление обеспечивает низкое напряжение прикосновения на корпусе электроприбора. Это исключает вероятность поражения током человека. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления. Различают зануление систем TN-C, TN-C-S и TN-S.

1.2 Система зануления TN-C

Простая система зануления, в которой нулевой проводник N и нулевой защитный PE совмещены на всей своей длине. Совместный проводник обозначается аббревиатурой PEN. Недостаток заключается в высоких требования к системам уравнивания потенциалов и сечению PEN-проводника. Применяется для электроснабжения трехфазных нагрузок, например асинхронных двигателей. Применение данной системы в однофазных групповых и распределительных сетях запрещено П. 1.7.132.: «Не допускается совмещение функций нулевого защитного и нулевого рабочего проводников в цепях однофазного и постоянного тока. В качестве нулевого защитного проводника в таких цепях должен быть предусмотрен отдельный третий проводник». [1]

1.3 Система зануления TN-C-S

Усовершенствованная система зануления, предназначенная для обеспечения электробезопасности однофазных сетей электроустановок. Она состоит из совмещённого PEN-проводника, который соединён с глухозаземленной нейтралью питающего электроустановку трансформатора. В точке, где трёхфазная линия разветвляется на однофазные потребители PEN-проводник разделяется на PEи N-проводники, непосредственно подходящие к однофазным потребителям.

1.4 Система зануления TN-S

Наиболее совершенная, дорогая и безопасная система зануления. В этой системе нулевой защитный и нулевой проводники разделены на всей своей длине, что исключает вероятность ее выхода из строя при аварии на линии или ошибке в монтаже электропроводки.

1.5 Ошибки в реализации зануления

Иногда ошибочно считают, что заземление на отдельный контур, не связанный с нулевым проводом сети, лучше, потому что при этом нет сопротивления длинного PEN-проводника от электроустановки потребителя до заземлителя КТП. Такое мнение ошибочно, потому что сопротивление заземления, гораздо больше сопротивления даже длинного провода. И при замыкании фазы на заземленный таким образом корпус электроприбора ток замыкания из-за большого сопротивления местного заземления может оказаться недостаточным для срабатывания АВ (автоматического выключателя) или предохранителя, защищающего эту линию. В таком случае корпус прибора будет находиться под опасным потенциалом. Кроме того, даже если применить АВ небольшого номинала, срабатывающий от тока замыкания на землю, все равно обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения поврежденной линии практически нереально. Поэтому раньше, до начала массового применения УЗО, заземление корпусов электроприемников без их зануления (то есть заземление по системе ТТ) вообще не допускалось п. 1.7.39.: «В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается». Распространённым заблуждением является утверждение, что согласно новой редакции ПУЭ П. 1.7.59 заземление корпусов электроприемников без их зануления допускается, но только при обязательном применении УЗО. Пункт 1.7.59 дословно гласит: «Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система ТТ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие: Ra * Iа? 50 В, где Iа — ток срабатывания защитного устройства; Ra — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников — заземляющего проводника наиболее удалённого электроприемника». В рассматриваемом пункте ПУЭ речь идет о системе ТТ. Указывается, что в системе ТТ электробезопасность при косвенном прикосновении обеспечивается используя УЗО. Система сети определяется состоянием нейтрали источника питания (п. 1.7.3) [3], в большинстве случаев трансформатора подстанции, а также способами подключения открытых проводящих частей оборудования к элементам защиты, которые четко определены для каждой системы — глухозаземлённой нейтрали трансформатора или заземляющему устройству. В настоящее время, для питания подавляющего количества электроустановок (дачные участки, жилые и производственные здания и т. д.), используется система TN, где открытые части электроустановки присоединены к глухозаземлённой нейтрали источника питания. Таким образом, указания пункта 1.7.59 относятся к другой, не получившей широкого распространения, схеме сети и не могут быть использованы для обеспечения электробезопасности в сетях, выполненных по схеме TN.

Глава 2. Заземление

2.1 Защитное заземление

В сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью токи замыкания на землю, возникающие при повреждении изоляции одной из фаз, обусловлены величиной сопротивления изоляции проводников и емкостью относительно земли двух других оставшихся неповрежденных фаз. Эти токи (называемые токами утечки) относительно невелики (2−3 А и менее) и часто недостаточны для приведения в действие аппаратов защиты и автоматического отключения. Но они могут стать смертельными для человека, стоящего на земле и прикоснувшегося к частям оборудования, оказавшимся под напряжением при замыкании на землю и не соединенными с землей. Поэтому в сетях переменного тока с изолированной нейтралью, а в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой для защиты от поражения электрическим током при прикосновении к частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции токоведущих проводников, применяют защитное заземление. Защитным заземлением называется преднамеренное металлическое соединение с землей в сетях переменного тока с изолированной нейтралью или в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, но которые могут случайно оказаться под напряжением по тем или иным причинам. Соединение это выполняют проводником, который называют заземляющим. Заземляющий проводник присоединяют к заземлителю, имеющему непосредственное соединение с землей. При замыкании фазы на корпус электрооборудования большая часть тока замыкания пройдет через заземляющий проводник, а меньшая через тело человека, прикоснувшегося к электрооборудованию, так как сопротивление металлического проводника во много раз меньше, чем сопротивление тела человека. Защитное заземление применяется в сетях с изолированной нейтралью для уменьшения проходящего через тело человека тока замыкания на землю до безопасной величины. Поскольку сети с изолированной нейтралью могут работать с неотключенным замыканием на землю или на корпус электрооборудования, в таких сетях необходим тщательный контроль за состоянием изоляции и своевременное устранение возникших повреждений.

Сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, связанные через трансформатор с сетями напряжением выше 1000 В, должны быть защищены от опасности перехода высшего напряжения на сторону низшего при повреждении изоляции между обмотками низкого и высокого напряжения. Такой защитой является пробивной предохранитель, устанавливаемый в нейтрали или в одной из фаз на стороне низшего напряжения трансформатора.

В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Заземление в электротехнике различают на естественное и искусственное.

2.2 Естественное заземление

К естественному заземлению принято относить те конструкции, строение которых предусматривает постоянное нахождение в земле. Однако, поскольку их сопротивление ничем не регулируется и к значению их сопротивления не предъявляется никаких требований, конструкции искусственного заземления нельзя использовать в качестве заземления электроустановки. К естественным заземлителям относят, например, трубы.

2.3 Искусственное заземление

Искусственное заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования, с заземляющим устройством. Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземления/ сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д.

Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.

2.4 Разновидности систем искусственного заземления

TN-S пришла в 1930;х на замену TN-C после большого количества электротравм при обрыве нулевого провода, так как сечение нулевого провода обычно бралось 1/3 от толщины сечения фазных проводов.

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

· электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;

· электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

· электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

· электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

В зависимости от технических особенностей электроустановки и снабжающих электросетей, её эксплуатация может требовать различных систем заземления. Как правило, перед проектировкой электроустановки, сбытовая организация выдаёт перечень технических условий, в которых оговаривается используемая система заземления.

Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50 571.2−94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» регламентирует следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT".

Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

система TN-С; TN-S; TN-C-SРассмотрены выше в Главе 1 «Зануление»;

система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;

система ТТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Первая буква — состояние нейтрали источника питания относительно земли:

Т — заземленная нейтраль (лат. terra); I — изолированная нейтраль (англ. isolation).

Вторая буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли:

Т — открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;

N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены (англ. split); С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник) (англ. common); N — нулевой рабочий (нейтральный) проводник; РЕ — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов); PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

TN-системы Системы с глухозаземлённой нейтралью принято называть TN-системами.

Система TN-C. Рабочий ноль и PE-проводник в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком была возможность появления фазного напряжения на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Из современных электроустановок, такая система встречается только в уличном освещении из соображений экономии и пониженного риска.

На замену условно опасной системы TN-C была разработана система TN-S, рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.

Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделение нулей происходит в середине линии, однако, в случае обрыва нулевого провода до точки разделения, корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.

В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция — электроустановки здания применяется совмещённый нулевой защитный и рабочий проводник (PEN), в основной части электрической цепи — отдельный нулевой защитный проводник (PE).

Достоинства: более простое устройство молниезащиты (невозможно появление пика напряжения между PE и N), возможность защиты от КЗ фазы на корпус прибора с помощью обыкновенных «автоматов» .

Недостатки: крайне слабая защищенность от «отгорания нуля», т. е. разрушения PEN по пути от КТП к точке разделения. В этом случае на шине PE со стороны потребителя появляется фазное напряжение, которое не может быть отключено никакой автоматикой (PE не подлежит отключению). Если внутри здания защитой от этого служит СУП (под напряжением оказывается все металлическое, и нет риска поражения током при прикосновении к 2 разным предметам), то на открытом воздухе никакой защиты от этого не существует вовсе.

В соответствии с ПУЭ является основной и рекомендуемой системой, но при этом ПУЭ требуют соблюдения ряда мер по недопущению разрушения PEN — механической защиты PEN, а также повторных заземлений PEN воздушной линии по столбам через какое-то расстояние (не более 200 метров для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 метров для районов с числом грозовых часов в году более 40).

В случае, когда эти меры соблюсти невозможно, ПУЭ рекомендуют TT. Также ТТ рекомендуется для всех установок под открытым небом.

В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

Достоинства: высокая устойчивость к разрушению N по пути от ТП к потребителю. Это разрушение никак не влияет на PE.

Недостатки: требования более сложной молниезащиты (возможность появления пика между N и PE), а также невозможность для обычного автоматического выключателя отследить КЗ фазы на корпус прибора (и далее на PE). Это происходит из-за довольно заметного (30−40 Ом) сопротивления местного заземления.

В силу вышеперечисленного ПУЭ рекомендуют ТТ только как «дополнительную» систему (при условии, что подводящая линия не удовлетворяет требования TN-C-S по повторному заземлению и механической защите PEN), а также в установках на открытом воздухе, где есть риск одновременного соприкосновения с установкой и с физической землей (или же физически заземленными металлическими элементами). ТТ требует обязательного применения УЗО. Обычно устанавливают вводное УЗО уставкой 300−100 мА, которое отслеживает КЗ между фазой и PE, а за ним — персональные УЗО для конкретных цепей на 30−10 мА для защиты людей от поражения током. Молниезащитные устройства, такие, как ABB OVR, различаются по конструкции для систем TN-C-S и TT, в последних установлен газовый разрядник между N и PE и варисторы между N и фазами.

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединённого оборудования. Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования надёжности и безопасности, например в больницах для аварийного электроснабжения и освещения.

Глава 3. Защитное отключение

Приведенные выше способы предупреждения и защиты от поражения электрическим током имеют свои недостатки. Так, например, заземленное электрооборудование в сетях с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях не отключается и остается под напряжением и при неблагоприятных обстоятельствах может служить причиной несчастного случая. Зануление электрооборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью дает возможность автоматически отключить поврежденный участок сети, но с задержкой до нескольких секунд (время срабатывания плавкой вставки предохранителя или расцепителя автомата). За время задержки отключения может произойти поражение электрическим током обслуживающего персонала. Эти недостатки защитных зануления и заземления устраняет система защитного отключения.

Защитным отключением называется система защиты, обеспечивающая автоматическое отключение быстродействующим устройством всех фаз аварийного участка с полным временем отключения с момента возникновения однофазного замыкания не более 0,2 с. Защитное отключение может применяться при снижении уровня изоляции в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и при однофазном замыкании на корпус электрооборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью. Устройства защитного отключения имеют высокую чувствительность и быстродействие. Их токи срабатывания весьма малы (10 — 30 мА), поэтому они реагируют как на токи замыкания на землю, так и на токи утечки при снижении сопротивления изоляции сети, а их быстродействие (0,1 — 0,2 с) обеспечивает почти мгновенное отключение установки. Эти качества устройств защитного отключения почти полностью исключают возможность поражения от токов замыкания, опасных как по величине, так и по продолжительности действия.

Рис. 1 Схема защитного отключения

Между корпусом электрооборудования и вспомогательным заземлителем r_в включено защитное реле напряжения РН, реагирующее на величину напряжения по отношению к земле. Электрооборудование может быть заземлено через заземлитель r_з 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 (громозащимта, грозозащимта) — 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.

4.1 Внешняя система молниезащиты

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.

4.2 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.

4.4 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 2Ч1.5h, где h — расстояние между опорами, на которых закреплен трос. Стержневые молниеотводы изготовляют из стальных прутков диаметром 12−16 мм, угловой стали 35Ч35−50Ч50 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.

зануление заземление молниезащита статический электричество

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 50 571.2−94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики»

4. Я. М. Бунич, А. Н. Глазков, К. А. Кастовский «Электрооборудование промышленных предприятий» — М., Стройиздат, 1981

5. Р. Н. Карякин д.т.н, профессор, «Нормы устройства сетей и зеземления» — М., Энергосервис 2002 г.