Электробезопасность на производстве обеспечивается соответствующей конструкцией оборудования, применением технических способов и средств защиты, организационными и техническими мероприятиями.
Конструкция электроустановок должна соответствовать условиям их эксплуатации и обеспечивать защиту персонала от соприкосновения с токоведущими частями, а оборудо- вания – от попадания внутрь посторонних твердых тел и воды.
Основными техническими способами и средствами защиты от поражения электриче- ским током, используемыми отдельно или в сочетании друг с другом, являются: защитное заземление, зануление, выравнивание электрических потенциалов, защитное отключение, изоляция токоведущих частей, малое напряжение, электрическое разделение сетей, огради- тельные устройства, изолирующие защитные и предохранительные устройства.
Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напря- жением, через малое по величине сопротивление. Защитному заземлению подлежат металличе- ские части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других ви- дов защиты, обеспечивающих электробезопасность. Областью применения защитного заземле- ния являются трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтра- лью и сети напряжением выше 1000 В с любым напряжением нейтрали.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя (одного или нескольких металличе- ских элементов, погруженных на определенную глубину в грунт) и заземляющих провод- ников, соединяющих с заземлителем.
В электроустановках переменного тока напряжением до 1000 В в сети с изолирован- ной нейтралью сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом. Если мощность источника питания (трансформаторов, генераторов) составляет более 100 кВ А, то сопротивление заземляющего устройства может достигать 10 Ом, но не более.
Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напря- жений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, либо выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования (рисунок 18.3).
а) в сети с заземленной нейтралью; б) в сети с изолированной нейтралью Рисунок 18.3 Схема защитного заземления
При пробое фазы на корпус сравниваются потенциалы оборудования φоб и основания φосн, а Uпр и ток через человека становятся меньше:
R
Как видно из схемы, при значительном удалении электроустановок от заземлителя (более 20 м) защита от поражения током обеспечивается только уменьшением потенциала заземленного оборудования за счет малого сопротивления, обусловленного большим коли- чеством одиночных заземлителей.
При выполнении контурного заземления (рисунок 18.4) любая точка поверхности грунта внутри контура имеет значительный потенциал, так как поля растекания тока от за- землителей накладываются. Напряжение прикосновения при контурном заземлении (Uпр2) будет значительно меньше, чем при выносном заземлении (Uпр1), так как разность потенци- алов между точками внутри контура будет снижена, а ток, проходящий через человека, при его прикосновении к корпусу электрооборудования, находящегося под напряжением, будет меньше, чем при выносном заземлении.
Рисунок 18.4 Контурное заземление
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно применяется в трехфазной сети с заземленной нейтральной точкой напряжением до 1000 В. Защита человека от поражения электрическим током в сетях с занулением осуществляется тем, что при замыкании одной из фаз на зануленный корпус в цепи этой фазы возникает ток коротко- го замыкания, который воздействует на токовую защиту (плавкий предохранитель, автомат), в результате чего происходит отключение аварийного участка от цепи (рисунок 18.5). Кроме того, еще до сбрасывания защиты ток короткого замыкания вызывает перераспределение напряжений в сети, приводящее к снижению напряжения корпуса относительно земли. Таким образом, зану- ление уменьшает напряжение прикосновения и ограничивает время, в течение которого человек, прикоснувшийся к корпусу, может попасть под действие напряжения.
Чтобы обеспечить автоматическое отключение аварийных установок, сопротивление цепи короткого замыкания (петли «фаза — нуль») не должно превышать 2 Ом, а ток короткого замы- кания Iк удовлетворять условию
где Iном — номинальный ток срабатывания защиты; К — коэффициент кратности тока.
Рисунок 18.5 Схема зануления
Выравнивание электрических потенциалов (ВЭП) между электропроводящим полом или землей, с одной стороны, и доступными для прикосновения металлическими нетокове- дущими частями электроустановок и технологического оборудования, с другой, — один из основных способов электрозащиты животных (рисунок 18.6).
1 – зона нулевого потенциала; 2 – бетонный пол; 3 – грунт; 4 – элементы УВЭП Рисунок 18.6 Выравнивание электрических потенциалов
Принцип электрозащитного действия ВЭП заключается в уменьшении до допустимых значений разности электрического потенциала (напряжение прикосновения), приходящего- ся на животного, стоящего на полу (или на земле) и прикасающегося к металлическим нетоковедущим частям, находящимся под напряжением.
В случаях, когда ВЭП служит основным способом электрозащиты, к нему предъявля- ют лишь одно главное требование: при всех расчетных нормальных и аварийных режимах работы электроустановок значения напряжения прикосновения и шага не должны превы- шать допустимые (с учетом длительности воздействия).
Чаще всего устройство для ВЭП выполняют в виде металлической сетки, закладываемой в бетонную подготовку пола животноводческих помещений и электрически соединенной с металли- ческими нетоковедущими частями технологического оборудования, доступного для прикоснове- ния животным. Если на этих металлических частях появляется электрический потенциал, то точно такой же потенциал оказывается и на металлической сетке. Деревянный настил пола, на котором стоят животные, всегда влажный, и его удельное сопротивление незначительное. Поэтому и по- тенциал пола в зоне размещения животных близок к потенциалу сетки, а возможное напряжение прикосновения (разность потенциалов, приходящаяся на тело животных) оказывается безопасным. Все рассмотренные выше способы электрозащиты (защитное заземление, зануление, ВЭП) предназначены для обеспечения электробезопасности в режимах системы обеспече- ния электроснабжения, при которых ток протекает по земле, а человек или животное ока- зывается в зоне растекания тока. Если же человек случайно прикасается к токоведущей ча- сти электроустановки напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью и при этом либо стоит на земле или на электропроводящем полу, либо прикасается к зануленной части электроустановки или технологического оборудования, то ни заземление, ни зануление, ни
выравнивание электрического потенциала не оказывают какого-либо защитного действия. Надежную электрозащиту в этих случаях могут обеспечить лишь устройства защитного от-
ключения (УЗО), подразделяемые на несколько типов, в зависимости от параметра, на который реагирует датчик: напряжения корпуса относительно земли (рисунок 18.7), тока замыкания на землю. Металлические нетоковедущие части электроустановок технологического оборудования и различных коммуникаций, которые случайно могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции токоведущих частей, заземлены. Датчиком является реле напряжения, включенное между защищаемым корпусом и вспомогательным заземлителем Rв.
Рисунок 18.7 Схема УЗО, реагирующая на изменение напряжения корпуса относительно земли
При пробое фазы на корпус на нем появляется напряжение относительно земли (20-60 В), срабатывает реле напряжения (РН), настроенное на определенную уставку, и установка отключается контактором.
Сущность защитного отключения заключается в немедленном разрыве электрической цепи, как только появится опасность поражения (например, ток утечки более 10 мА). Со- гласно ПУЭ время срабатывания УЗО не должно превышать 0,2 с.
Двойной изоляцией называется изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной, защищающей от поражения электрическим током в случае повреждения основной изоля- ции. ПУЭ предусматривают применение двойной изоляции как одного из возможных ме- роприятий электробезопасности, равноправное с защитным заземлением, занулением и за- щитным отключением. Это значит, что электротехнические изделия, имеющие двойную изоляцию, не требуется заземлять, снабжать защитно-отключающим устройством. На пас- портной табличке такого изделия должен быть знак: квадрат внутри квадрата.
С двойной изоляцией изготовляют, например, ручные переносные светильники и не- которые ручные электрические машины. Рукоятка светильника из пластмассы представляет собой дополнительную изоляцию к рабочей изоляции проводов, входящих внутрь светиль- ника. В ручных электрических машинах (например, сверлильных) корпус может быть изго- товлен полностью или частично пластмассовым, но может быть и полностью металличе- ским, если для прохода проводов внутри корпуса применены изоляционные втулки, а элек- тродвигатель отделен от корпуса изолирующими прокладками.
Существует так называемая усиленная изоляция. Это улучшенная рабочая изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная. Ее применяют в тех элементах изделия с двойной изоляцией, в которых двойную защиту затруднительно применить по конструктивным соображениям: например, в выклю- чателях сверлильных машин.
Малым напряжением называется напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Корпуса электроприемников с малым напряжением не требуется занулять или заземлять, кроме электросварочных устройств и электроприемников, работающих во взрывоопасных помещениях.
Как самостоятельное защитное мероприятие или в дополнение к другим, например к применению малого напряжения, можно применять разделяющие трансформаторы. Разде- ляющий трансформатор – это специальный трансформатор, предназначенный для отделе- ния приемника электрической энергии от первичной электрической сети и сети заземления или зануления. Ни корпус электроприемника, ни вторичная обмотка разделяющего транс- форматора не должны зануляться или заземляться в отличие от вторичной обмотки просто- го понижающего трансформатора, но корпус самого трансформатора должен быть занулен. Ограждения токоведущих частей, находящихся под напряжением, предохраняют от случайного прикосновения к этим частям. Временно устанавливаемые ограждения могут быть выполнены в виде переносного барьера или натянутого каната с укреплением на них
предупредительного плаката: «Стой! Под напряжением!».
Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением, и от земли, если человек одновременно касается земли или заземленных частей электроустановок и токоведущих частей или ме- таллических, оказавшихся под напряжением корпусов электрооборудования.
Существуют основные и дополнительные изолирующие средства. Основные изолиру- ющие средства имеют изоляцию, предназначенную для того, чтобы длительно выдержи- вать рабочее напряжение электроустановки, поэтому с их помощью разрешено касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Изолирующие свойства основных защитных средств бывают разными в зависимости от напряжения электроустановок, где они применяются.
Основными изолирующими защитными средствами для электроустановок напряжени- ем до 1000 В служат: изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указа-
тели напряжения, а также средства для ремонтных работ (изолирующие лестницы, инстру- мент с изолирующими ручками и др.).
Дополнительные изолирующие средства обладают недостаточными изолирующими свойствами и предназначены только для усиления защитного действия основных средств, вместе с которыми они должны применяться. К ним относятся: диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Для предотвращения опасного воздействия электрического тока на человека применяются следующие меры защиты:
1. Защитное заземление, зануление, электрическое разделение сетей, применение алых напряжений, контроль и профилактика повреждения изоляции.
2. Двойная изоляции, защитное отклонение, выравнивание потенциала.
3. Защита от случайного прикосновения токоведущих частей.
4. Ограждение устройства.
5. Электрозащитные средства и приспособления, блокировки, предупредительная сигнализация.
6. Знаки безопасности.
Согласно ГОСТ 12.1.019 -79 электробезопасность и действие мер защиты от опасности поражения электрическим током обеспечивается конструкцией электроустановок, техническими способами и средствами защиты, организационными техническим мероприятиями.
Защитное заземление наиболее распространенно и является эффективным способом защиты от поражения электрическим током.
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей оборудования.
Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжения прикосновения и тока, протекающего через тело человека. Назначение защитного устройства – это устранение опасности поражением электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу оборудования или к другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшихся под напряжением. В основе этого метода защиты человека от поражения электрическим током лежит явление стекания тока в землю.
Защитное заземление состоит из вертикальных заземлителей, соединенных между собой полосовым горизонтальным заземлителем и находится в земле на глубине Н свыше 0,5 метров.
В качестве вертикального заземлителя используют металлические элементы в виде стержней, труб, уголков и др. Для полосового заземлителя используется металлическая полоса с сечением 12 на 4 мм., 16 на 4 мм. Соединение полосы с вертикальными заземлителями производится сваркой. Другие виды соединение не допускаются.
На практике используют групповые заземлители – это групповое соединение одинаковых вертикальных заземлителей и полосы. Такой заземлитель имеет меньшее сопротивление растеканию тока, создает лучшее выравнивание потенциала в объеме и на поверхности земли. Требования к конструкции, устройству и параметрам защитного заземления определены правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТом 12.4.030-91 ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление». В качестве заземлителей, кроме искусственных, применяются естественные заземлители – это находящиеся в земле металлические предметы (водопроводные трубы, другие металлические конструкции, кроме трубопроводов, горючих жидкостей, горючих взрывоопасных газов, металлические и железобетонные конструкции, здания и сооружения, имеющие сооружения с землей, свинцовые оболочки кабелей и т.п.). Нормированные документы устанавливают значения наибольшего допустимого сопротивления защитного заземлительного устройства в электроустановках, так в электроустановках до 1000 В в сети с изолированной нейтралью при помощи генератора или трансформатора до 100 кВА составляют 10 Ом, и при мощности больше 100 кВА – 4 Ом. Расчет заземляющего устройства заключается в определении типа заземлителя, количества, размеров, способа расположения одиночных заземлителей. В соответствии с ПУЭ заземление или зануление следует выполнять:
1. При напряжении 380В и выше – переменного тока;
2. При напряжении 440В и выше – постоянного тока;
3. При напряжениях свыше 42В и ниже 380В переменного тока и выше 110В , но ниже 440В постоянного тока в помещениях с повышенной опасностью, особоопасных помещениях и в наружных устройствах предусматривается проверка состояния заземляющих устройств в процессе их эксплуатации.
Каждое заземляющие устройство должно иметь паспорт, содержащий схему установки заземлителя и расчетные данные, сведения о производственных ремонтах, внесенных изменений.
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей оборудования, который может быть под напряжением, вследствие замыкания на корпус.
Принцип действия зануления – это превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание между фазным и нулевым проводом с целью образования большого тока по величине, способного обеспечить срабатывание защиты и таким образом автоматически отключить поврежденную электроустановку от электрической цепи. В качестве средств защиты могут быть предохранители, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакты в сочетании с тепловыми реле, автоматы, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузки. Зануление применяют в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземляющей нейтралью. Занулению подлежат нетоковедущие части, которые должны быть заземлены.
Одновременно электроустановки заземлять и занулять незапрещенно, т.к. это улучшает условия безопасности за счет дополнительного заземления нулевого провода.
Основными мероприятиями по защите от поражения электрическим током являются:
1. Обеспечение недоступности электроведущих частей.
2. Электрическое разделение сети.
3. Устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах других частях электрооборудования нормально не находящихся под напряжением с помощью:
а) защитного заземления,
в) защитного отключения.
4. Применение малых напряжений
5. Защита от опасности при переходе от напряжения с высшей стороны на низшую.
6. Контроль и профилактика повреждений изоляции.
7. Компенсация емкостной составляющей тока на землю.
8. Применение специальных электрозащитных средств.
9. Организация безопасной эксплуатации электроустановок.
Применение малых напряжений: 6-12-24-36-42V ограничивается трудностью осуществления протяжной сети. Область применения: ручной инструмент, переносные лампы, лампы местного освещения, сигнализация.
Электрическое разделение сети, осуществляется путем подключения отдельных электроприемников через разделительный трансформатор. Цель – уменьшение емкости и увеличение сопротивления сети.
Защита от опасности при переходе с высшей стороны на низшую.
Опасность возникает при повреждении изоляции между обмотками ВН и НН трансформатора. Способы защиты зависят от режима нейтрали. Сети до 1 кв с изолированной нейтралью: связанные с сетями выше 3 кв защищают с помощью пробивного предохранителя, установленного в нейтрали или фазе на стороне НН трансформатора. Если напряжение стороны НН лежит в пределах 1 ВН 3 кв, заземляют обмотку НН.
Контроль и профилактика повреждений изоляции. С течением времени изоляция «стареет». Поэтому необходимо регулярно выполнять профилактические испытания, осмотры. В помещениях без повышенной опасности 1 раз в 2 года, в опасных помещениях 1 раз в полгода проверяют сопротивление изоляции. По ПУЗ не менее 0,5 мом/фазу участка сети напряжением до 1 кв. Существуют такие приборы контроля изоляции ПКИ, РУВ, УАКИ. Часто применяется метод испытания изоляции повышенный напряжением.
Защита от случайного прикосновения к токоведушим частям.
а) ограждение: – сплошное / до 1 кв / – сетчатые.
б) блокировки (для электроустановок более 250 В, в которых часто производятся ремонтные работы. Блокировки бывают электрические и механические.
Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю.
Осуществляется введением в сеть дополнительной индукции ПУЭ предписывает компенсацию при токах замыкания на землю: 35 кВ – 10А, 15 – 20 кВ – 15 А, 10 кВ – 20 А, 6 кВ – 30 А.
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землёй металлических нетокопроводящих частей.
Эффективно только в случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Область применения:
– Сети до 1000 В переменного тока: 3-х фазные с изолированной нейтралью, 1-фазные 2-х проводные изолированные от земли, постоянного тока 2-х проводные изолированные от земли.
– Сети свыше 1кВ переменного и постоянного тока с любым режимом земли. Защитному заземлению подлежит оборудование:
– В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных,
– Наружных установках при номинальном напряжении выше 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока,
– В помещениях без повышенной опасности при переменном токе более 380 В и постоянном токе более 440В.
– Во всех взрывоопасных помещениях.
Заземлители бываают естественными и искусственными, выносные и контурные.
По требованию ПУЭ сопротивление заземления должно быть равно или менее 4 см в сетях до 1 кВ или 10 дм, если суммарная мощность источников подключения к сети не более 100 КвА.
В сетях свыше 1 кВ и токами замыкания на землю более 500 А сопротивление заземления должно быть равно или менее 0,5 Ом, для сетей свыше 1 кВ и токами замыкания менее 500 А допускается сопротивление заземления равным или менее 250/ Iз, но не более 10 Ом.
Вопросы для самоконтроля.
7.1 Действие электрического тока на человека. Отличия в действии переменного и постоянного токов.
7.2 Что такое фибрилляция?
7.3 Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током
7.4 Мероприятия по обеспечению электробезопасности
7.5 Емкостный ток
7.6 Что такое шаговое напряжение, как избежать поражения током в таком случае?
