Методы и средства обеспечения электробезопасности

Средства электробезопасности:

1) общетехнические;

2) специальные;

3) средства индивидуальной защиты.

К общетехническим средствам электробезопасности относятся:

1) рабочая изоляция;

2) двойная изоляция;

3) недоступность токоведущих частей (применение оградительных средств – кожух, электрический шкаф и др.);

4) блокировки безопасности (механические, электрические);

5) малое напряжение. Малое напряжение, согласно стандарту – номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током (ГОСТ12.1.009-76 ССБТ. Электробезопасность. Термины и определения). В 7-м издании ПУЭ водится понятие «сверхнизкое (малое) напряжение» (СНН) – напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока. Для переносных светильников – 36 В, для особоопасных помещений и вне помещений – 12 В;

6) меры ориентации (использование маркировок отдельных частей электрооборудования, надписи, предупредительные знаки, разноцветная изоляция, световая сигнализация).

Наибольшее распространение среди технических мер защиты человека в сетях до 1000 В получили:

- защитное заземление;

- зануление;

- защитное отключение;

- электрическое разделение сети.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением (рис. 37).

Рис. 37. Принципиальная схема защитного заземления

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения при попадании напряжения на нетоковедущие части (например, вследствие замыкания на корпус). Это достигается уменьшением разности потенциалов между корпусом электроустановки и землей за счет малого сопротивления заземления и повышения потенциала примыкающей к оборудованию поверхности земли. Чем меньше сопротивление заземления, тем выше защитный эффект.

Значение сопротивления защитного заземления определяется из условия обеспечения на корпусе электроустановки допустимого напряжения прикосновения.

Защитное заземление применяется в трехфазной трехпроводной сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

В четырехпроводных трехфазных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В в качестве защитной меры в стационарных установках применяется зануление(см.рис. 38).

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Рис. 38. Принципиальная схема зануления электроустановки:

Н – нулевой провод; R ₀ – сопротивление заземления нейтрали; R _п – повторное заземление нулевого провода

Защитное действие зануления состоит в следующем. При пробое изоляции на корпус образуется цепь с очень малым сопротивлением: фаза – корпус – нулевой провод – фаза. Следовательно, пробой на корпус при наличии зануления превращается в однофазное короткое замыкание (КЗ). Возникающий в цепи ток резко возрастает, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита, эффективно отключающая поврежденный участок сети.

Для схемы зануления необходимо наличие в сети нулевого провода, заземления нейтрали источника и повторного заземления нулевого провода.

Назначение нулевого провода – создание для тока КЗ цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для срабатывания защиты, т.е. быстрого отключения поврежденной установки от сети.

Назначение повторного заземления нулевого провода, которое для воздушных сетей осуществляется через каждые 250 м, состоит в уменьшении потенциала зануленных корпусов при обрыве нулевого провода и замыкания фазы на корпус за местом обрыва. Поскольку повторное заземление значительно уменьшает опасность поражения током, но не устраняет ее полностью, постольку необходима тщательная прокладка нулевого провода, чтобы исключить обрыв. Нельзя ставить в нулевом проводе предохранители, рубильники и другие приборы, нарушающие целостность нулевого провода.

Назначение заземления нейтрали – снижение до минимального значения напряжения относительно земли нулевого провода и всех присоединенных к нему корпусов при случайном замыкании фазы на землю.

Защитное отключение – это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении опасности поражения током. Такая опасность может возникнуть, в частности, при замыкании фазы на корпус электрооборудования, при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела, при появлении в сети более высокого напряжения, при прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением.

При прикосновении человека к открытым токоведущим частям или корпусу электроустановки по фазному проводнику через УЗО (устройство защитного отключения) кроме тока нагрузки I ₁ протекает дополнительный ток утечки I ₂. Когда этот ток превышает установленное значение, тогда срабатывает пусковой орган, приводящий в действие исполнительный механизм, который размыкает электрическую сеть: установка обесточивается за 0,1–0,2 с.

Любой из этих параметров, а точнее, изменение его до определенного предела, при котором возникает опасность поражения человека током, может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитного отключающего устройства, т.е. автоматическое отключение опасного участка цепи.

Защитное отключение может применяться в качестве единственной меры защиты в передвижных электроустановках напряжением до1000 В либо в сочетании с защитным заземлением или занулением.

В качестве примера защитного отключения рассмотрим устройство защитного отключения (УЗО) (рис. 39), назначение которого – быстрое отключение от сети установки, если напряжение ее корпуса относительно земли окажется выше некоторого предельно допустимого значения u_{к доп}, вследствие чего прикосновение к корпусу становится опасным.

Рис. 39. Принципиальная схема защитного отключения электроустановки при появлении напряжения на ее корпусе:

1 – корпус; 2 – автоматический выключатель; КО – катушка отключения;
Н – реле напряжения максимальное; R з – сопротивление защитного заземления;
R в – сопротивление вспомогательного заземления

При замыкании фазного провода на заземленный корпус электроустановки сначала проявится защитное свойство заземления, в результате чего напряжение корпуса будет ограничено некоторым значением u_к. Затем, если значение u_к окажется выше заранее установленного предельно допустимого напряжения u_{к доп}, равного 20 В, срабатывает защитно-отключающее устройство. При этом реле максимального напряжения, замкнув контакты, подает питание на отключающую катушку, которая вызовет отключение выключателя, что приводит к отключению электроустановки от сети. Применение этого типа УЗО ограничивается электроустановками до 1000 В с индивидуальным заземлением.

Разделение электрической сети (согласно ГОСТ 12.1.009–76) – это разделение электрической сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделительного трансформатора.

В сетях с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека I _h, при однофазном прикосновении зависит от сопротивления изоляции R _ф и емкости сети С _ф относительно земли. Когда значения R _ф и С _ф таковы, что ток I _h превышает длительно допустимый, целесообразно разделение сети с помощью разделительных трансформаторов с коэффициентом трансформации 1:1 на несколько более коротких сетей, сопротивления изоляции которых будут выше, а емкость относительно земли меньше по сравнению с сетью в целом (рис. 40).

Рис. 40. Электрическая распределительная сеть:

а – до разделения; б – после разделения: Н – нагрузка

Средства индивидуальной защиты, используемые
в электроустановках

Средства защиты, используемые в электроустановках (рис. 41), по своему назначению подразделяются на две категории: основные и дополнительные.

Основные электрозащитные средства – это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Рис. 41. Электрозащитные средства, применяемые в электроустановках

а – изолирующие штанги; б – изолирующие клещи; в – диэлектрические перчатки; г – диэлектрические боты; д – диэлектрические галоши; е – резиновые коврики и дорожки, лакоткань (используется в качестве гибкого электроизоляционного материала в электрических машинах и аппаратах); ж – изолирующая подставка; з – монтерский инструмент с изолированными ручками; и – токоизмерительные клещи

Дополнительные электрозащитные средства – это средства защиты, дополняющие основные средства, а также служащие для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами. Классификация электрозащитных средств приведена в табл. 14.

Все электрозащитные средства перед эксплуатацией проходят приемо-сдаточные испытания и периодически (через 6…36 месяцев) подвергаются контрольным осмотрам и эксплуатационным электрическим испытаниям повышенным напряжением.

Таблица 14

Классификация средств индивидуальной защиты, используемых
в электроустановках