Защита от поражения при косвенном прикосновении (пробое фазы на корпус электроприбора) в сетях до 1000В
Заземление открытых проводящих частей (корпусов).
Рассмотрим сеть с изолированной нейтралью. Ток замыкания на землю в таких сетях обусловлен емкостью проводов сети относительно земли и обычно составляет единицы ампер. Допустим, ток замыкания на землю составляет 5А, а сопротивление заземления корпуса электроприбора 4 Ома. Тогда напряжение прикосновения при пробое фазы на корпус будет 5*4=20В. В подавляющем большинстве случаев такое напряжение безопасно. Т.о. заземление в сети до 1000В с изолированной нейтралью обеспечивает безопасность при одном замыкании на землю.
Но сети с изолированной нейтралью в быту не применяются.
Рассмотрим сеть с глухозаземленной нейтралью, применяемую в быту.
В такой сети ток замыкания на землю обусловлен заземлением нейтрали со стороны источника тока, и равен отношению фазного напряжения сети к суммарному сопротивлению местного ЗУ и ЗУ нейтрали (сопротивление ЗУ нейтрали – общее сопротивление ЗУ КТП и ЗУ повторных заземлений). Допустим, Uф=220В, Rместное=4Ом, Rнейтр.=4Ом. Тогда ток замыкания на землю составит 220/(4+4)=27,5А, при этом напряжение прикосновения составит 27,5*4=110В. Это напряжение опасно для жизни. При большем сопротивлении местного ЗУ и напряжение прикосновения будет больше. Кроме того, при замыкании на землю произойдет вынос потенциала на нейтраль источника.
Т.о. заземление не защищает от поражения при косвенном прикосновении в таких сетях.
Поэтому-то заземление открытых проводящих частей в сетях до 1000В с глухозаземленной нейтралью раньше запрещалось (п.1.7.39 ПУЭ-6).
Зануление открытых проводящих частей (корпусов).
Рассмотрим сеть с глухозаземленной нейтралью.
При пробое фазы на зануленный корпус возникает однофазное короткое замыкание. Потенциал корпуса прибора при этом зависит от соотношения сопротивления фазного и нулевого (нулевого защитного) проводников. И при их равенстве составит 110В. Это напряжение опасно для жизни. При большем сопротивлении нулевого провода и напряжение прикосновения будет больше.
Кроме того, протекание большого тока КЗ в короткое время может вызвать возгорание проводки.
К счастью ПУЭ требует, чтобы электропроводки были защищены от КЗ, а в большинстве случаев и от перегрузки. Значит, при пробое фазы на зануленный корпус сработает максимально–токовая защита и участок сети с поврежденным прибором будет отключен. Поэтому-то ПУЭ предписывает выполнять зануление открытых проводящих частей в сетях до 1000В с глухозаземленной нейтралью (п.1.7.39 ПУЭ-6 и 1.7.78 ПУЭ-7).Таким образом, мы подошли к третьей возможной мере защиты:
Автоматическое отключение питания.
Как видим, только эта мера защиты способна защитить человека от поражения при косвенном прикосновении и именно она предписана ПУЭ:> 1.7.57. Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN.
Для защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания в соответствии с 1.7.78-1.7.79.
Не заземление и даже не зануление, а автоматическое отключение питания. > 1.7.78. При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ. При этом характеристики защитных аппаратов и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети.
В электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание потенциалов.
Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутационные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на дифференциальный ток.
Заземление (в ТТ) и зануление (в TN) это хотя и обязательные, но все же вспомогательные мероприятия, сами по себе они не защищают от поражения при пробое фазы на корпус электроприбора, их задача – обеспечить срабатывание защитно-коммутационных аппаратов при аварии.
В п.1.7.78 по сути указаны два основных типа устройства для реализации автоматического отключения питания для защиты человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении – автоматический выключатель и УЗО.
Однако бытует мнение, что УЗО лишь дополнительная мера, а основная – заземление (о том, как защищает заземление см. выше). Чем же вызвано это мнение? Очевидно, неверным трактованием пункта
1.7.50. Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения:
основная изоляция токоведущих частей;
ограждения и оболочки;
установка барьеров;
размещение вне зоны досягаемости;
применение сверхнизкого (малого) напряжения.
Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ, при наличии требований других глав ПУЭ, следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА.
Если же внимательно прочитать этот пункт, то станет ясно, что речь в нем идет не о косвенном, а о прямом прикосновении. Разумеется, что в данном случае УЗО действительно является дополнительной защитой, а основной – изоляция. В части же защиты при косвенном прикосновении УЗО является основной защитой наравне с автоматами. Более того, в ТТ УЗО является не только основной, но и единственной защитой от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.
Кроме того, п.1.7.79, устанавливающий наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN, допускает применять УЗО - для обеспечения требуемого времени отключения в тех случаях, когда автоматические выключатели его не обеспечивают (из-за большого сопротивления петли фаза-ноль и малого ТКЗ).
Откуда же появился миф, что основная защита – заземление? Очевидно, это повелось с тех темных времен, когда на производстве применялась система IT. Там, как показано выше, защитное заземление действительно является основной мерой защиты. Что и отражено в ПУЭ: > 1.7.58. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ переменного тока от источника с изолированной нейтралью с применением системы IT следует выполнять, как правило, при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, связанные с системой уравнивания потенциалов. В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. При двойном замыкании на землю должно быть выполнено автоматическое отключение питания в соответствии с 1.7.81.
Вероятно, поддержанию этого мифа способствовало любительское прочтение пункта > 1.7.51. Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:
защитное заземление;
автоматическое отключение питания;
уравнивание потенциалов;
выравнивание потенциалов;
двойная или усиленная изоляция;
сверхнизкое (малое) напряжение;
защитное электрическое разделение цепей;
изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.
В котором защитное заземление стоит на первом месте. Однако нужно понимать, что это общий пункт, он дает полный список возможных мер защиты безотносительно их применимости в конкретных системах (TN, IT, TT), и эти меры нельзя с бухты-барахты брать и применять. Применимость конкретных мер в конкретных системах специально оговаривается в соответствующих специальных пунктах ПУЭ.