Мероприятия по защите от поражения электрическим током

Для обеспечения электробезопасности должны применяться отдельно или в сочетании следующие технические способы и средства: защитное заземление; зануление; выравнивание потенциалов; защитное отключение; малое напряжение; изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная); электрическое разделение сетей; компенсация токов замыкания на землю; недоступность токоведущих частей (оградительные устройства, блокировки) и др.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия защитного заземления состоит в уменьшении напряжения прикосновения и шага за счет уменьшения потенциала корпуса электрооборудования относительно земли, а также за счет повышения потенциалов примыкающей к оборудованию поверхности земли.

Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения электротоком при случайном появлении напряжения на нетоковедущих конструктивных частях электрооборудования, т.е. «замыкание на корпус».

Область применения - трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В - с любым режимом нейтрали, однофазные двухпроводные сети изолированные от земли, двухпроводные сети постоянного тока с изолированной средней точкой источника тока.

Принципиальная схема защитного заземления приведена на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Схема защитного заземления

При наличии защитного заземления ток, перешедший при повреждении изоляции фазы 4 на нетоковедущие части электроустановки или оборудования 1, пойдет не только через тело человека, но и через заземлитель 2 и далее, вследствие несовершенства (отсутствия) изоляции относительно земли, к двум другим фазам 3 (I₃ - ток замыкания).

Принцип защиты основан на снижении до безопасного значения напряжения прикосновения, обусловленного «замыканием на корпус». Напряжение прикосновения - это напряжение, под которым оказывается человек, одновременно прикасаясь к электроустановке и стоя на земле. При наличии заземления и вследствие стекания тока в землю через заземление, напряжение прикосновения уменьшается и, следовательно, ток, проходящий через человека, снижается до безопасного значения. Снижение напряжения прикосновения достигается за счет ограничения сопротивления заземления. В установках 380/220 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом или 100 Ом.

Основным конструктивным элементом защитного заземления является заземляющее устройство.

Конструктивно заземляющее устройство представляет собой совокупность заземляющих проводников и заземлителя.

Заземлителем называется проводник или совокупность металлических соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей. Заземляющий проводник соединяет заземляемые части с заземлителем. Заземлители бываютестественные и искусственные, а в зависимости от их расположения по отношению к заземляемому оборудованию - выносные (сосредоточенные) и контурные (распределенные), располагаемые по периметру и внутри площадки, на которой установлено заземляемое оборудование.

В качестве естественных заземлителей, а они должны применяться в первую очередь, используют железобетонные фундаменты промышленных зданий и сооружений; металлические и железобетонные конструкции, имеющие хороший контакт с землей; трубопроводы (кроме трубопроводов, используемых для транспортировки горючих и взрывчатых жидкостей и газов); металлические оболочки кабелей (за исключением алюминиевых), обсадные трубы и др.

В качестве искусственных заземлителей применяют стальные трубы, угловую сталь, металлические стержни, горизонтально проложенные стальные полосы, круглую сталь и т. п. Искусственные заземпители представляют собой вертикальные электроды, забитые в землю на глубину 2…3 м.

В последнее время стали использовать в качестве заземлителей стержни из круглой стали диаметром 12…16 мм и длиной более 5 м, ввертываемые специальным электроинструментом в землю.

При устройстве заземления количество заземлителей (электродов) и расстояние между ними определяются расчетом. Верхний конец вертикального заземлителя должен быть от поверхности земли на расстоянии 0,5…0,6 м. Все забитые заземлители связываются между собой стальной полосой толщина не менее 4 мм, прокладываемой в земле на глубине 0,5…0,6 м.

Для заземляющих проводников, используют полосовую или круглую сталь, а также металлические строительные, производственные и электромонтажные конструкции. Заземляющие проводники между собой и с заземлителем соединяются сваркой, а с корпусами заземляемого оборудования -сваркой или с помощью болтов.

Зануление электроустановок – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником сети (нулевой провод, нулевая фаза) металлических частей электрооборудования, не находящихся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением, например, при повреждении изоляции и замыкании фазы на корпус.

Назначение зануления, как и защитного заземления, заключаются в устранении опасности поражения людей током при случайном появлении напряжения на нетоковедущих частях электрооборудования, т.е. «замыкании на корпус».

В одной и той же сети одновременное устройство для разных электроустановок и заземления, и зануления не допускается. Область применения зануления - трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, однофазные двухпроводные сети с глухозаземленным выводом источника тока, трехпроводные сети постоянного тока.

Принципиальная схема зануления приведена на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Схема зануления

Рис. 8.5. Схема зануления

При наличии зануления любое «замыкание на корпус» электроустановки 1 превращается в короткое замыкание, характеризующееся силой тока (I_кз) значительной величины.

Образуется контур короткого замыкания - поврежденная фаза 2 - нулевой защитный проводник 3 - обмотка трансформатора 4 - фаза 2.

При этом через устройство токовой зашиты (предохранитель, автомат) 5 протекает ток короткого замыкания, что приводит к быстрому отключению электроустановки от сети (сгорает предохранитель, срабатывает автомат). Принцип защиты основан на быстром отключении (обесточивании) электроустановки от сети за счет размыкания цепи одной из фаз.

Основными конструктивными элементами зануления являются предохранители или автоматы 5, зануляющие проводники 6, соединяющие оборудование с нулевым защитным проводником 3 (нулевой провод).

Защитное отключение - это быстродействующая система защиты, обеспечивающая электробезопасность путем автоматического отключения электроустановки от сети, при возникновении в ней опасности поражения током. Например, при замыкании фазы на корпус электрооборудования, при снижении уровня изоляция фаз относительно земли, повреждении изоляции, замыкании фазы на землю, а также при появлении в сети напряжения выше рабочего.

Преимуществом защитного отключения являются возможность его применения в электрических сетях любого напряжения и режима нейтрали, а также быстрое отключение, срабатывание при малых напряжениях на корпус.

Отключение осуществляется защитно-отключающими устройствами (автоматическими выключателями) - ЗОУ, которые применяются самостоятельно, либо дополнительно к заземлению.

На рис. 8.6приведена принципиальная схема ЗОУ, реагирующего на напряжение корпуса электрооборудования относительно земли.

Рис. 8.6. Схема защитного отключения

Выключатель ЗОУ состоит из электромагнитной катушки 2, сердечника 3, который в обычном положении удерживает рубильник 4. Катушка одним выводом соединена с корпусом, другим - с заземлением. При достижении на корпусе защищаемой установки 5 напряжения срабатывает промежуточное реле 6 (замыкаются контакты) и через катушку 2 пойдет ток, вследствие чего сердечник 3 втягивается внутрь катушки и рубильник 4 под действием пружины 1 разомкнет контакты. Напряжение с установки 5 будет снято (обесточена) за малый промежуток времени.

Электрическое разделение сети в разветвленных электрических сетях, обладающих большой протяженностью. В таких сетях даже исправная изоляция может иметь малое сопротивление, а емкостное сопротивление - большое. Это обстоятельство является крайне нежелательным по условиям электробезопасности в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. Это связано с тем, что утрачивается защитная роль изоляции проводов относительно земли.

Это нежелательное явление устраняется путем защитного разделения сети, т.е. разделения сети на отдельные небольшой протяженностью и электрические не связанные между собой участки. Изолированные участки сети обладают большим сопротивлением изоляции и малой емкостью. Благодаря этому уровень безопасности возрастает. Разделение сети осуществляется с помощью разделяющих трансформаторов (рис. 8.7).

Рис. 8.7. Схема, поясняющая принцип действия разделяющего

трансформатора

Защитное действие разделяющего трансформатора основано на том, что он отделяет электроприемник от первичной сети и сети заземления. Благодаря этому, а также хорошей изоляции его вторичной обмотки 1 и проводов 2, связывающих его с электроприемником 3, при замыкании фазы на корпус (например, вблизи зажима - «А») корпус будет иметь напряжение, равное вторичному напряжению трансформатора относительно зажима - «В», но не относительно земли. Значение тока утечки через сопротивления изоляции или через емкость жилы «в» относительно земли будет ничтожно мало. При прохождении через человека этот ток будет не толькобезопасным, но даже незаметным для него.

Разделяющие трансформаторы применяют для питания электропрофилированного инструмента. Трансформаторы напряжения не изменяют. Необходим тщательный контроль изоляции.

Рис. 8.8. Схема выравнивания потенциалов

Выравнивание потенциалов предусматривается для снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Потенциалы выравнивают, как правило, путем устройства контурных заземлений. На рис. 8.8 показан контур заземления, на котором произошел пробой на землю. Сплошной линией обозначена результирующая кривая потенциалов на поверхности земли. За пределами контура имеет место резкий спад потенциала. Для выравнивания потенциала вне контура по его периметру укладывают стальные полосы.

Малое напряжение - номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током.

В производственных условиях предусматривается применение двух малых напряжений - 12 и 36 В.

Напряжение до 36 В включительно применяется в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и вне помещений для питания ручных электрических инструментов (дрель, паяльник, рубанок и др.), переносных ручных ламп, светильников местного и общего освещения с лампами накаливания.

Напряжение не выше 12 В включительно применяется для питания ручных переносных ламп в особо опасных помещениях при особо неблагоприятных условиях работы: в стесненных условиях, при соприкосновении работающего с большими металлическими заземленными поверхностями (например, работа лежа на токопроводящем полу).

Источниками малого напряжения служат батареи гальваническихэлементов, аккумуляторы; выпрямительные установки, преобразователичастоты, специальные трансформаторы. Последние нашли наиболее широкое применение. Применение автотрансформаторов или реостатов запрещается, так как в этом случае сеть малого напряжения электрическисвязана с сетью высшего напряжения.

Изоляция токоведущих частей. В электроустановках применяютсяследующие виды изоляции; рабочая, дополнительная, усиленная, двойная.

Рабочая изоляция - электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током.

Дополнительная изоляция - электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей.

Двойная изоляция - электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляций.

Усиленная изоляция - улучшенная рабочая изоляция, обеспечивающая высокую степень защиты от поражения электрическим током.

Недоступность токоведущих частей электроустановок достигается расположением неизолированных токоведущих частей электроустановок на недоступной высоте, ограничением или размещением в шкафах и другие подобные меры. Например, провода воздушных линий напряжением до 1000 В прокладываются вне зданий на высоте не менее 6 м. Присоединительные зажимы электродвигателей закрывают крышками, применяются закрытые конструкции выключателей, розеток и т.п. Ограждения выполняют из диэлектриков либо из металла с соблюдением определенного расстояния от неизолированных токоведущих частей. Используют ограждения мест производства работ и иные меры, исключающие доступ человека.

Сигнализация, опознавательная окраска, предупредительные подписи, плакаты являются средствами предупреждения о возможной опасности поражения электротоком. Сигнализация может быть звуковой (сирены, звонки) или световой (лампы красного или зеленого света). Электрические провода, шины, кабели имеют маркировку в виде цифровых и буквенных обозначений или отличительную окраску желтого, красного или зеленого цвета. Надписи, плакаты предупреждают об опасности или регламентируют определенные действия. Например, «НЕ включать РАБОТАЮТ ЛЮДИ».

Блокировки - различного рода устройства, не допускающие опасных ошибок в работе. Например, дверь в ячейку РУ напряжением выше 1000 В снабжена электромагнитным замком, позволяющим только тогда открыть дверь, когда отключено напряжение в ячейке.

Существуют механические блокировки, например, у штепсельной розетки с блокировкой пружина поворачивает крышку вокруг оси, как только вилку вынут из розетки. Блокировки могут определять порядок включения машины в работу и тем самым исключить возможность попадания в опасную зону.

Электрозащитные средства - переносимые или перевозимые приспособления, предназначенные для защиты персонала от поражения токам. Применяются, при обслуживании электроустановок. По назначению подразделяются на изолирующие, ограждающее и вспомогательные.

Изолирующие средства служат для изоляции человека от токоведущих частей земли. Изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные.

Основными являются изолирующие защитные средства, способныенадежно выдерживать рабочее напряжение электроустановки и допускающие касание к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Вэлектроустановках напряжением до 1000 В к основным изолирующимзащитным средствам относятся оперативные штанги и токоизмерительныеклещи, диэлектрические перчатки, инструмент с изолирующими ручками иуказатели напряжения.

Дополнительными являются изолирующие защитные средства, не рассчитанные на напряжение электроустановки и самостоятельно не обеспечивающие безопасность персонала. Поэтому эти средства применяются вместе с основными в виде дополнительной меры защиты. В электроустановках напряжением до 1000 В к ним относятся диэлектрические калоши, коврики, а также изолирующие подставки.

Ограждающие защитные средства -различные переносные ограждения, служащие для временного ограждения токоведущих частей и таким образом предотвращающие возможность прикосновения к ним.

Вспомогательные защитные средства - это инструменты, приспособления и устройства, предназначенные для защиты электротехнического персонала от падения с высоты (предохранительные пояса, страхующие канаты и др.); для безопасного подъема на опоры (монтерские когти, лаза для подъема на бетонные опоры и т.п.); для защиты от световых, тепловых или химических воздействий (защитные очки, респираторы, противогазы).