Dodatkowa ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektrycznych

o napięciu nominalnym powyżej 1 kV

Symbol:

Politechnika Poznańska

Instytut Elektroenergetyki

doc. dr inż.. Witold Hoppel

Środki ochrony:

-organizacyjne,

- techniczne:

•ochrona podstawowa przed dotykiem bezpośrednim,

•ochrona dodatkowa przy dotyku pośrednim.

Ochrona podstawowa za pomocą:

•obudowy,

•przegrody (ściany, drzwi, osłony np. siatka o wysokości przynajmniej 180 cm),

•przeszkody (ściany i drzwi niższe niż 180 cm, łańcuchy, poręcze),

•umieszczenie poza zasięgiem ręki.

Definicje:

Ziemia – środowisko budowli inżynierskich, jak również material przewodzącyprąd; przykładowe typy gruntu: humus, ił, piasek, żwir, kamień.

Ziemia odniesienia – obszar ziemi znajdujący się poza strefą wpływu uziomu układu uziemiającego, tj. obszar, w którym różnica potencjałów dwóch dowolnych punktów nie zmienia się po wpływem prądu uziomowego.

Uziom – część przewodząca mająca dobrą styczność z ziemią lub przewódumieszczony w betonie stykającym się z ziemią na dużej powierzchni (np. uziom fundamentowy).

Instalacja uziemiająca – lokalnie ograniczony układ połączonych elektrycznie uziomów lub metalowych części wykorzystywanych dla celów uziemiania (np.. fundamentów słupów, zbrojeń lub metalowych powłok kabli, przewodów uzimiających, i przewodów wyrównawczych).

Uziemić – połączyć z ziemią część elektrycznie przewodzącą przez instalację uziemiającą.

Uziemienie – ogół środków i przedsięwzięć wykonanych w celu uziemienia.

Rezystancją uziemienia jest rezystancja występująca pomiędzy uziomem a ziemią odniesienia.

Jedynym środkiem ochrony dodatkowej jest

uziemienie ochronne.

Środki uzupełniające na zewnątrz budynków:•Wykonanie zewnętrznych ścian z materiałów nieprzewodzących i unikanie metalowych części, które można dotknąć z zewnątrz.•Wyrównanie potencjałów poprzez zastosowanie uziomu położeonego na głebokości najwyżej 0,5 m, na zewnątrz ściany, w odległości około 1 m od niej i połączonego z układem uziomowym.•Zastosowanie izolacji stanowiska obsługi (nie mylić z izolacją stanowiska pracy w niskim napięciu). Wartwy izolacyjne:

asfaltu na odpowiednim podłożu (np.. na żwirze), pokrycie izolacyjne o mininalnych wymaiarach 1m * 1m i grubości przynajmniej 2,5 mm. tłucznia o grubości co najmniej 100 mm,

Przy zewnętrznych ogrodzenaich instalacji napowietrznych:

ogrodzenia z materiału nieprzewodzącego lub siatki drucianej pokrytej tworzywem sztucznym,

sterowanie potencjałem poprzez uziom w odl. 1 m na głebokości 0,5 m,

specjalne wykonanie bram.

W instalacjach wnętrzowych:

-uziomy fundamentowe,

-wykonanie stanowisk obsługi z metalu i połąćzenie w wszystkimi częściami metalowymi, które powinny być uziemione,

-- izolowanie od napiecia uziomowego stanowisk obsługi.

Napięcie uziomowe (UE) jest napięciem występującycm podczas doziemienia pomiędzy układem uziomowym a ziemią odniesienia.

Napięcie dotykowe rażeniowe (UT) jest częścią napięcia uziomowego wywołanego doziemieniem, która może pojawić się na ciele człowieka zakładając, że prąd przepływa przez ciało człowieka na drodze ręka-stopy (pozioma odległość do części dotykanej1 m) (pratycznie: spadek napięcia na rezystancji 1 k)

Napięcie dotykowe spodziewane (UST) to napięcie, które pojawia się podczas doziemienia między częściami przewodzącymi a ziemią, gdy części te nie są dotykane (praktycznie – różnica potencjałów).

Napięcie krokowe rażeniowe (US) jest częścią napięcia uziomowego,wywołanego doziemieniem, które może pojawić się na ciele człowieka między stopami rozstawionymi na odległość 1 m zakładając, że prąd przepływa przez ciało czlowieka na drodze stopa-stopa.

EEE *: RIUponieważ

p2Cp1

STr RRR

UI

CrT * RIU

21 pCp

CSTT RRR

RUU

EESTESTST *** RIUU

ST- współczynnik zależny od kształtu uziomu

p2Cp1

EESTr

**

RRR

RII

OBOWIĄZUJE

Rezystancja uziemienia RE zależy od:

-rezystywności gruntu,

-wymiarów uziomu,

-głebokości pogrążenia.

Rezystancja uziomu pionowego o krawędzi na powierzchni gruntu :

wE d

l

lR

4ln

2

Rezystancja uziomu pionowego pogrążonego w gruncie na głębokości t:

lt

lt

d

l

lR

wE

4

344ln

2

Rezystancja uziomu kratowego:

LrR

zE

4

gdzie:

S

rz

L – suma długości wszystkich boków oczek kraty w m.

Znać, że taki wykres jest i jego zarys (np. 75 – 750 V) lub szkic.

Schemat układu do pomiaru napięcia dotykowego

i dotykowego rażeniowego

Schemat do badania uziomu stacji

Układ do badania uziomu podczas ćwiczenia laboratoryjnego

Jeśli Im=0, to może występować Um>0 – napięcie zakłócające, potencjał własny uziomu

Rezystancję uziemienia oblicza się wg wzoru:

Jeśli występuje napięcie zakłóceniowe o wartości Ud, to wskazówka woltomierza waha się pomiędzy wartością minimalną Um2 i maksymalną Um1. Należy skorzystać wówczas ze wzorów: a) jeśli 2*Ud<U1 , należy wstawić

b) jeśli 2*Ud>U1, należy wstawić:

c) jeśli 2*Ud=U1, należy wstawić:

m

mE I

UR

221 mm

mUU

U

221 mm

mUU

U

21m

mU

U

Napięcia dotykowe i dotykowe rażeniowe pomierzone przy przepływie prądu pomiarowego Im należy przeliczyć dla warunków podczas rzeczywistego zwarcia doziemnego, czyli prądu uzimowego IE.

przy czym

Może zachodzić, że:

lub

kUU TmT *

kUU STmST *

m

E

I

Ik

1kE II

1* kE IrI

Podczas zajęć laboratoryjnych przyjąć, że:

- czas trwania zagrożenia porażeniowego wynosi 10 sekund,

--prąd uziomowy wg zaleceń prowadzącego, ale w granicach od 50 do 5000 A.

Wartość prądu zuimowego zależy od typu oraz napięcia sieci

i wielu innych czynników.

• Badanie uziomu stacji elektroenergetycznej

• 1. Wzory do obliczeń.Rezystancję uziemienia oblicza się wg wzoru:

• Napięcia rażeniowe przelicza się wg wzorów:

•

• Um – zmierzone napięcie uziomowe,• Im – prąd w obwodzie pomiarowym

• 2. Dane wyjściowe:• czas trwania zwarcia (przepływu prądu rażeniowego) ……… sekund• IE = ……….A

m

mE I

UR

kUU TmT *kUU STmST *m

E

I

Ik

3. Wyniki pomiarów i obliczeńUm = ….…V Im = …….. Ak= ………Rezystancja uziemienia: ………………

Stanowisko USTm w V UTm w V UST w V UT w V UTdop w V

Ocena: spełnia wymagania/ nie spełnia

Nr 1 tak/nie

Nr 2 tak/nie

Nr 3 tak/nie

Nr 4 tak/nie

Nr 5 tak/nie