Технические способы и средства электробезопасности
2. Технические способы и средства электробезопасности.
В соответствии с государственными стандартами по электробезопасности и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) номенклатура видов защиты от поражения электрическим током включает в себя следующие способы и средства.
При прямых прикосновениях необходимо:
— применение защитных оболочек и ограждений;
— расположение токоведущих неизолированных частей вне зоны досягаемости;
— применение изоляции (рабочей, дополнительной, усиленной) токоведущих частей;
— использование малого напряжения;
— блокировка опасных зон (пространств);
— применение предупредительной сигнализации, знаков безопасности;
— использование во время работ на сетях или электрооборудовании под напряжением средств индивидуальной защиты;
При косвенных прикосновениях необходимо:
— зануление с использованием защитных проводников;
— применение двойной изоляции;
— использование малого напряжения;
— электрическое разделение сети.
Технические способы и средства защиты применяются раздельно или в комплексе, так чтобы получилась оптимальная защита.
Для предотвращения случайного соприкосновения человека с неизолированными токоведущими частями или приближения к ним на опасное расстояние они должны располагаться в недоступном месте (в нише, внутренних полостях строительных конструкций и т.п.) или на недосягаемой высоте (выше уровня рабочей зоны). В том случае, если это не удается сделать, токоведущие части закрываются ограждениями или заключаются в оболочки. Ограждения выполняются различными по виду, конструктивному исполнению и способу установки. Они обычно закрывают токоведущие части не со всех сторон, поэтому обеспечивают только частичную защиту от прикосновения. Оболочки представляют собой замкнутые пространства и обеспечивают различную степень защиты, вплоть до полной защиты, от прикосновения с токоведущими частями, попадания внутрь твердых токопроводящих предметов и воды. При использовании этих способов и средств должны быть обеспечены установленные нормативные изоляционные расстояния от токоведущих частей до ограждений, оболочек, а также до находящегося вблизи человека с учетом его рабочих поз, возможных движений, применяемого инструмента и приспособлений.
Различают изоляцию рабочего места и изоляцию в электроустановках. Изоляция рабочего места как способ защиты используется при невозможности выполнения заземления, зануления и защитного отключения. На рабочем месте изолируется от земли пол, настил, площадка и т.п., а также все металлические детали, потенциал которых отличается от потенциала токоведущих частей и прикосновение, к которым является предусмотренным или возможным. Предусмотренное рабочее место изолируется таким образом, чтобы работник ни при каких условиях не смог одновременно прикоснутся к обслуживаемому электрооборудованию и каким-либо заземленным элементам здания или другого оборудования.
В электроустановках применяются следующие виды изоляции:
— рабочая изоляция — электрическая изоляция токоведущих частей (проводов, шин и т.п.), обеспечивающая предотвращение коротких замыканий в электроустановке и защиту человека от поражения электрическим током;
— дополнительная изоляция – электрическая изоляция нетоковедущих в нормальном состоянии частей электроустановки, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции токоведущих частей, для защиты человека в случае повреждения (пробоя) рабочей изоляции;
— двойная изоляция – электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции;
— усиленная изоляция – улучшенная рабочая изоляция с такой же степенью защиты от поражения электрическим током, как и у двойной изоляции.
В настоящее время промышленность выпускает электропотребители различных классов защиты от поражения электрическим током.
Для электроустановок, имеющих только рабочую изоляцию, установлен 0 – й класс. В производственных условиях эти установки должны в обязательном порядке иметь зануление или заземление, а также другие виды защиты. Бытовые электроприборы этого класса не имеют дополнительные электрические защиты, поэтому их использование допускается только в помещениях без повышенной опасности.
Электроустановкам, имеющим двойную изоляцию, присвоен II – класс. Все электроинструменты с движущимся рабочим органом, ручные светильники, а также большинство электроприемников имеют II- й класс защиты от поражения электрическим током. Корпусные части таких инструментов защищают от поражения электрическим током не только при пробое изоляции внутри корпуса, но и при случайном прикосновении рабочего органа к токоведущим частям обрабатываемого изделия. Они без дополнительных средств защиты могут применяться в помещениях любых категорий опасности. Электроустановки, имеющие двойную изоляцию и металлический корпус, запрещается занулять или заземлять. На паспортной табличке таких изделий помещается специальный знак — квадрат внутри квадрата.
Усиленная изоляция используется только в случаях, когда двойную изоляцию затруднительно применять по конструктивным причинам, например в выключателях, щеткодержателях и др.
Малое напряжение – напряжение не более 42В переменного и не более 100В постоянного тока, применяемое для уменьшения опасности поражения электрическим током. Малое напряжение используется для питания ручного электрифицированного инструмента, переносных светильников для помещений с повышенной и особой опасностью, местного освещения на станках, светильников общего освещения при высоте их подвеса менее 2,5м. Изделиям, рассчитанным на малое напряжение, присвоен III – й класс защиты от поражения электрическим током.
Источниками малого напряжения являются гальванические элементы, аккумуляторы, понижающие трансформаторы, выпрямители и преобразователи. Корпуса электроприемников малого напряжения не требуется занулять или заземлять, кроме электросварочных устройств и установок, работающих во взрывоопасных помещениях, а также при работах в особо опасных условиях.
Защитное отключение – это быстродействующее автоматическое отключение всех фаз участка сети, обеспечивающее безопасное для человека сочетания тока и времени его прохождения при замыкании на корпус (или человека), а также снижения уровня изоляции ниже определенного предела. Функция устройств защитного отключения (УЗО), которые имеют быстродействие от 0,03 до 0,2с, заключается в ограничении не величины тока, проходящего через тело человека, а времени его протекания.
Основаны УЗО на различных принципах действия. Наиболее совершенным являются УЗО, реагирующие на ток утечки. Такие устройства защищают человека от поражения электрическим током не только в случае прикосновения к металлическим корпусам, оказавшимся под напряжением из-за повреждения изоляции, но и при прямом прикосновении к токоведущим частям. Кроме того, УЗО защищают электроустановки от возгораний, первопричиной которых являются точки утечки, вызванные ухудшением изоляции.
Устанавливаться УЗО могут на вводе в здание, на групповых линиях или на линии питания отдельной электроустановки.
Блокировка опасных зон исключает доступ к токоведущим частям, пока с них не снято напряжение, либо обеспечивает автоматическое снятие напряжения при появлении возможности прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям. Часто блокировки применяют совместно со звуковыми или световыми сигнальными устройствами. Блокировочные устройства основаны на различных принципах действия и разнообразны по конструктивному принципу действия и разнообразны по конструктивному устройству. Наиболее распространенны механические, электрические и фотоэлектрические блокировки.
Сигнализация и знаки безопасности применяются в дополнение к другим средствам защиты. Чаще всего они используются для предупреждения о наличии напряжения на электроустановке или недопустимом приближении к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
Средства индивидуальной электрозащиты (СИЭЗ) предназначены для защиты человека, который ими пользуется, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. Они подразделяются на основные и дополнительные.
К основным относятся средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановки и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В группу основных СИЭЗ входят: в электроустановках напряжением выше 1000В – диэлектрические перчатки толщиной 0,7мм, инструмент с изолирующими рукоятками и указатели напряжения; в электроустановках напряжением выше 1000В – изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, резиновые перчатки толщиной 1,2мм.
Рис. 6. Средства индивидуальной защиты:
а – основные; б – индивидуальные; 1 – клещи для вставки предохранителей; 2 – гаечный ключ; 3 – отвертка; 4, 6, 9 – указатель напряжения; 5 – пассатижи; 7 – перчатки резиновые диэлектрические; 8 – токоизмерительные клещи; 10, 11 – галоши и боты диэлектрические; 12 – сапоги диэлектрические; 13 – туфли антистатические; 14 – резиновый коврик и дорожка; 15 – изолирующая подставка.
К дополнительным относятся средства защиты, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения, а применяются совместно с основными средствами. В группу дополнительных СИЭЗ входят: в электроустановках напряжением до 1000В диэлектрические сапоги, галоши, коврики и изолирующие подставки; в электроустановках напряжением выше 1000В – диэлектрические болты, коврики и изолирующие подставки.
Поддержание сопротивления изоляции токоведущих частей на высоком уровне уменьшает вероятность короткого замыкания, замыкания на землю или на корпус электропотребителя, поражения человека электрическим током.
Контроль изоляции должен осуществляться при приемо-сдаточных испытаниях новых или отремонтированных электроустановок и в процессе их эксплуатации. В сетях с глухозаземленной нейтралью контроль изоляции должен проводится периодически: в помещениях без повышенной опасности – не реже одного раза в год, в повышениях с повышенной опасности и особо опасных – не реже одного раза в 6 мес.
Согласно ПУЭ сопротивление изоляции в установках напряжением до 1000В должно быть не менее 0,5Мом на фазу. Контроль изоляции проводится на специальных стендах или с помощью переносных приборов – мегаомметров. При контроле изоляции сеть или электроустановка должны быть обесточены. Измерения сопротивления изоляции проводятся между фазами и каждой фазы относительно земли. В настоящее время разработаны приборы и методы непрерывного контроля изоляции электрических сетей без снятия напряжения, которые являются более удобными и повышают уровень безопасности.
Зануление–это преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Зануление применяется в электроустановках, питающихся от сетей напряжением до 1кВ с глухозаземленной нейтралью видов TN – C, TN – C – S, TN – S.
При пробое изоляции одна из фаз попадает на корпус установки, который через защитный проводник PE соединен с нулевым рабочим проводником N или с совмещенным рабочим и защитным проводником PEN. Возникает однофазное короткое замыкание, под действием тока которого срабатывает защита электроустановки, и поврежденная часть установки отключается от питающей сети. Чем быстрее произойдет отключении, тем эффективнее защитное отключение, тем эффективнее защитное действие зануления, так как пока корпус находится под напряжением, опасность поражения током сохраняется. С целью обеспечение требуемой безопасности для каждого уровня фазного напряжения сети нормированы наибольшие значения времени отключения и полного сопротивления цепи «фаза — нуль».
При случайном обрыве проводника PEN в наружной питающей линии или во внутренней разводке на участке ввода до электроустановки будет иметь место вынос потенциала фазы на все зануленные металлические корпуса электроприемников, подключенных после точки обрыва по ходу энергии. Цепь выноса потенциала: фаза – рабочая обмотка электроустановки – нулевой рабочий проводник — точка соединения нулевого рабочего и защитного проводников – нулевой защитный проводник – корпус. Наиболее вероятен такой обрыв в системе TN – C.
Рис. 7. Защитное заземление (а), зануление (б):
L1,L2,L3 – фазы; N – нулевой рабочий провод; PE – защитный проводник; PEN – защитный проводник, совмещенный с нулевым проводом.
Для устранения этой опасности в сетях с глухозаземленной нейтралью выполняется многократное повторное заземление нулевого провода, а также применяются разновидности систем TN – C, TN – C – S и TN – S, отличающиеся между собой уровнем безопасности.
В системе TN – C – S однофазные линии внутренней проводки выполняются на двух, а трехпроовдными с выводом на розеточный разъем защитного проводника PE, заземленного в распределительном электрощите. В этой системе питания обрыв нулевого провода N не влияет на безопасность, а вынос потенциала возможен лишь при условии одновременного обрыва проводника PEN в питающей линии и повторного заземления проводника PE, что маловероятно.
В системе TN – S проводник PEN отсутствует, а значит, вынос потенциала фазы на корпус при обрыве нулевого или защитного проводников исключен. Эта система обладает наибольшей надежностью и безопасностью, но требует значительных дополнительных затрат, связанных с прокладкой дополнительного проводника от потребителя до подстанции. В связи с этим она не нашла широкого применения.
Заземление – преднамеренное соединение металлических частей электроустановок, нормально находящихся под напряжением с землей. Принцип действия защитного заземления заключается в том, что человек, который прикоснулся к корпусу оборудования, оказавшегося под напряжением, включается в цепь замыкания тока на землю параллельно с заземлителем. Так как сопротивление заземлителя значительно меньше сопротивления тела человека, большая часть тока пройдет через заземлитель и лишь незначительная – через тело человека. Областью применения защитного заземления в электроустановках до 1кВ являются системы электроснабжения видов IT и TT.
Защитное заземление электроустановок осуществляется их присоединением к естественным и искусственным заземлителям. В качестве естественных заземлителей используются любые электропроводящие элементы конструкции зданий и сооружений. К искусственным заземлителям относятся электроды, специально забиваемые в грунт.
Уровень защиты системы заземления в основном зависит от двух факторов – величины сопротивления заземления и надежности контакта в цепи «оборудование — заземлитель».
В качестве защитного устройства в системе ТТ следует рассматривать любое защитное устройство, отключающее питание от поврежденной электроустановки, однако высокий уровень электробезопасности в этой системе может обеспечить защитное заземление только в совокупности с УЗО, реагирующим на дифференциальный ток утечки.
Сущность способа уравнивания потенциалов как защитной меры от поражения током при косвенном прикосновении заключается в создании на определенной площади, на которой установлено электрооборудование и находятся люди, поля одинаковых потенциалов, равному потенциалу заземлителей, к которым присоединены корпуса этого оборудования.
В соответствии с законом распределения напряжения прикосновения ток, протекающий через тело человека, касающегося заземленного корпуса оборудования с поврежденной изоляцией, будет уменьшаться по мере приближения точки опоры человека к заземлителю. С этой точки зрения заземлитель следует располагать как можно ближе к оборудованию. Для устранения этого противоречия по всей площади пола помещения необходимо иметь равные потенциалы точек поверхности, близкие по величине потенциалу заземлителя. Это достигается устройством системы заземления в виде одного заземлителя, а в виде замкнутого контура, состоящего из совокупности вертикальных и горизонтальных металлических электродов, соединенных между собой и рассредоточенных по всей площади пола помещения или рабочей зоны.
Рис. 8. Контурное заземление:
а – вид в плане; б – распределение потенциала при пробое фазы на корпусе; Uпр – напряжение прикосновения; Uш – напряжение шага; Iз – ток замыкания на землю на землю при пробое фазы за корпус; φпр – потенциал замыкания; Rз – сопротивление заземлителя.
Электрическое разделение сети как самостоятельный способ защиты или в дополнение к другим представляет собой разделение сети на связанные между собой участки, для которых используются специальные разделяющие трансформаторы или преобразователи. Разделяющие трансформаторы должны удовлетворять повышенным требованиям надежности в отношении исключения пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками.
Для обеспечения электробезопасности на предприятии должны выполняться следующие требования:
— должна иметься служба эксплуатации электроустановок и ответственное лицо за их безопасную эксплуатацию;
— техническое обслуживание и ремонт электроустановок должен проводиться специально обученным персоналом, имеющим соответствующую квалификацию и допуск на проведение работ;
— производство работ по обслуживанию и ремонту электрооборудования должно проводится в соответствиями с правилами безопасности работ на электроустановках;
— электротехнический персонал должен бить оснащен необходимыми средствами коллективной и индивидуальной защиты;
— плавкие вставки и предохранители в силовых цепях должны заменяться только на вставки калиброванные заводского изготовления;
— заземление и зануление должны быть исправны, проводники и шины заземления доступны для осмотра и окрашены в черный цвет;
— неисправности электроаппаратуры и проводов, которые могут вызвать искрение, нагревание элементов, короткое замыкание, а также провисание проводов, соприкосновение их с технологическим оборудованием и металлическими конструкциями зданий, должны немедленно устраняться;
— техническая документация по электробезопасности (журналы инструктажей, проверки знаний персоналом правил и норм безопасности, учета средств защиты, учета дефектов и аварий в электроустановках и т.п., инструкции по охране труда и др.) должна иметься в наличии и заполняться в соответствии с установленными требованиями.
Основные технические способы и средства защиты в электроустановках.
Для обеспечения электробезопасности и защиты от воздействия электрического тока при случайных прикосновениях к токоведущим частям должны применяться отдельно или в сочетании друг с другом следующие технические способы и средства защиты:
· электрическое разделение сетей;
· изоляция токоведущих частей в широком смысле (электрическая изоляция: рабочая, дополнительная, усиленная, двойная; физическая изоляция: оградительные устройства, расположение на недоступных высоте и расстоянии);
· компенсация токов замыкания на землю;
· предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности;
· средства защиты и предохранительные приспособления.
Необходимо соблюдать следующие меры электробезопасности, в том числе при нахождении на электрифицированных участках железных дорог:
· не наступать на электрические провода, кабели;
· не прикасаться к оборванным проводам и другим легко доступным токоведущим частям;
· не прикасаться к оборванным проводам контактной сети, воздушной линии электропередач и находящимся на них посторонним предметам независимо от того, касаются они земли и заземленных конструкций или нет;
· не приближаться к находящимся под напряжением и не огражденным проводам или частям контактной сети на расстояние менее 2 м.
При обнаружении обрыва проводов контактной сети или воздушной линии электропередач, а также свисающих с них посторонние предметы, необходимо немедленно сообщить об этом в ближайший дежурный пункт района контактной сети или района электроснабжения, дежурному по станции, энергодиспетчеру или поездному диспетчеру. До прибытия ремонтной бригады опасное место следует оградить и следить за тем, чтобы никто не приближался к оборванным проводам на расстояние ближе 8 метров (зона «шаговых напряжений»). В случае попадания в зону растекания тока замыкания на землю (зона «шаговых напряжений») необходимо покинуть ее, соблюдая следующие меры безопасности: перемещаться в этой зоне нужно с особой осторожностью, передвигая ступни ног по земле и не отрывая их одну от другой.
На станциях и в пути следования по электрифицированному участку железных дорог запрещается:
· приближаться к находящейся под напряжением контактной сети на расстояние ближе 2 метров;
· прикасаться к электрооборудованию вагонов, находящемуся под напряжением при включенном электроотоплении как непосредственно, так и через какие либо приборы;
· подниматься на крышу вагона, находиться там или производить любые работы – осмотр кровли, чистка дымовых труб котла и кипятильника, проверка дефлекторов и т.д.
При пользовании бытовыми электроприборами необходимо соблюдать следующие меры безопасности:
· бытовые электроприборы должны отвечать следующим требованиям: быстро включаться и отключаться от электросети, быть безопасными в работе, иметь исправную изоляцию проводов и отсутствие оголенных участков;
· запрещается пользовать электронагревательными приборами6 электроутюгами, электроплитами с открытыми нагревательными элементами;
· запрещается оставлять включенные электроприборы без присмотра;
· запрещается работать с неисправными переносными лампами и электроинструментом. При подозрении попадания фазы на корпус, немедленно докладывать об этом руководителю. Перед началом работ на оборудовании или с электроинструментом надо убедиться в их исправности.
· не допускается оголение кабелей, поломка вилок, розеток, соединительных муфт.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Методы и средства обеспечения электробезопасности
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:
— 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 uк 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 uк. Затем, если значение uк окажется выше заранее установленного предельно допустимого напряжения uк 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.
Классификация средств индивидуальной защиты, используемых
в электроустановках
| Виды средств | Наименование средств защиты при напряжении электроустановки | |
| до 1000 В | свыше 1000 В | |
| Основные | Изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками | Изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, изолирующие устройства и приспособления для работ на высоковольтных линиях с непосредственным прикосновением электромонтера к токоведущим частям |
| Дополнительные | Диэлектрические галоши, диэлектрические коврики, переносные заземления, изолирующие подставки и накладки, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности | Диэлектрические перчатки и боты, диэлектрические коврики, изолирующие подставки и накладки, индивидуальные изолирующие комплекты, диэлектрические колпаки, переносные заземления, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности |
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
7. Средства и методы обеспечения электробезопасности
Электробезопасность – это система организационных мероприятий и технических средств, гарантирующих защиту человека от вредных и опасных воздействий электрического тока, электрической дуги, электрических полей и статического электричества (ДНАОП 0.00-1.21-98).
Мероприятия по защите от поражения электрическим током предусматривают использование защитных средств при нормальном режиме работы электроустановки и поддерживают их электробезопасность в аварийных условиях.
Средства защиты от поражения электрическим током делятся на коллективные и индивидуальные (электроблокировки, средства контроля сопротивления изоляции, ограждения, диэлектрические перчатки, боты, монтерский инструмент).
По степени электробезопасности электротехническая продукция подразде- ляется на пять классов: 0, 01, 1, II, III.
По конструктивному исполнению электрооборудование изготавливается: общепромышленого исполнения, открытое, закрытое, герметичное и взрывозащещённое.
7.1 Технические средства и мероприятия защиты от поражения электрическим током
К техническим средствам и мероприятиям защиты от поражения электрическим током относятся: пониженное напряжение; изоляция токоведущих частей; обеспечение недосягаемости неизолированных токоведущих частей; защитное заземление; зануление; защитное отключение; выравнивание потенциалов; электрическое разделение сетей; компенсация токов замыкания на землю; электроблокировки; знаки безопасности и др.
Пониженное напряжение – это номинальное напряжение, которое не привышает 42 В, используется для уменьшения опасности поражения электрическим током, питающего электрофицированый ручной инструмент и переносные осветительные приборы.
Шкала пониженных напряжений (12, 24, 36, 42 В) выбрана из условия обеспечения длительно допустимого напряжения прикосновения. «Правилами изготовления взрывозащещённого и рудничного электрооборудования» (ПИВРЭ) предписывается как предельно безопасная сила переменного длительного тока, равная 30 мА, а при автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки — 25 мА [5]. Исходя из указанных величин безопасного тока и расчётной величины сопротивления тела человека Rч = 1000 Ом, можно определить допустимую безопасную величину напряжения прикосновения:
U доп. = I дл. доп. * Rч = 0.03 * 1000 = 30 В. (6)
При этом «Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах» (где наиболее тяжелые и опасные условия работы) предписывается автоматическая защита от утечек тока с временем срабатывания, не превышающим 0,2 с. Если сопоставить полученный результат с данными табл.1, то безопасными при этих условиях будут ток I к.б. = 250 мА и напряжение прикосновения U пр. = 175 В.
Напряжение 42 В используется в помещениях без повышенной опасности, а напряжение 12 В – в особо опасных помещениях (котельные установки, трубопроводы и т.д.).
Пониженное напряжение для питания переносных осветительных приборов вырабатывается специальными понижающими трансформаторами, автономными источниками электроэнергии – аккумуляторами или гальваническими элементами. Понижение напряжения питания переносных осветительных приборов с лампами накаливания обеспечивает не только безопасность использования, но и повышает надёжность их работы, т.к. при снижении напряжения увеличивается толщина нити накала лампы, а следовательно, и ее механическая прочность.
Использование пониженного напряжения для питания электрофицированного инструмента также способствует достижению не только электробезопасности, но и снижению массы, их габаритных размеров, т.к. это напряжение вырабатывается специальными преобразовательными агрегатами с параметрами выходного напряжения не только пониженного до 36 В, но и повышенной частоты в 200 Гц.
Применение автотрансформаторов и реостатов для получения малых напряжений запрещается, т.к. в таких аппаратах имеет место гальваническая связь между высоким и низким напряжением, в результате чего на зажимах вторичной цепи возможно появление высокого потенциала.
Изоляция токоведущих частей – это слой диэлектрика или конструкция, выполненная из изоляционного материала, с помощью которой токоведущие части отделяются друг от друга и от окружающей среды. Основными характеристиками изоляционных материалов является: электрическая прочность, диэлектрические потери, и электрическое сопротивление, причём, чем выше сопротивление, тем меньше токи утечки через диэлектрик. В качестве диэлектрика применяются резина, полимерные материалы, пластмассы, трансформаторное масло, и др. Особенностью этих всех материалов является то, что их диэлектрические свойства со временем ухудшаются под действием различных причин (говорят: «изоляция стареет»). Именно поэтому необходимо контролировать сопротивление изоляции: в помещениях без повышенной опасности контроль производят один раз в два года, а в особо опасных – 2 раза в год. Существует такое правило: сопротивление изоляции должно составлять 1000 Ом на 1 В, и быть не менее определённого в ПУЭ значения — 500 кОм на фазу для установок напряжения до 1000 В.
Сопротивление изоляции измеряется на отключенных от питающего напряжения и обеспеченных электроустановках и устройствах приборами – мегаомметрами (М1101, МС-0,5, М4100/5 и др.), которые выпускаются на напряжения от 500 до 2500 В. При снижении сопротивления изоляции более, чем на половину от начальных значений, установка подлежит выводу из эксплуатации. Кроме того, в электроустановке с повышенной опасностью осуществляется непрерывный контроль сопротивления изоляции под рабочим напряжением. Наиболее распространенными устройствами такого типа являются РУВ, УАКИ, МКН-380 , Ф-419 и другие, в которых контроль сопротивления изоляции осуще- ствляется либо на постоянном оперативном токе, либо на оперативном токе частотой 2 кГц.
Недосягаемость неизолированных токоведущих частей обеспечивает их безопасность без использования каких-либо специальных средств. Так, например, высота расположения проводов линии электропередач (ЛЭП) зависит от ее номинального напряжения и местности, по которой она проходит (см. табл.2).
Высота подвеса проводов ЛЭП
Линейное напряжение, кВ
Если же невозможно расположить токоведущие части на недосягаемой высоте, безопасность обеспечивается установкой стационарных ограждений.
Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или с ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей оборудования, которые в случае пробоя изоляции могут оказаться под напряжением. Защитное заземление предусматривает тем самым снижение до безопасного уровня напряжения прикосновения, определяемого разностью потенциалов корпуса (нетоковедущих металлических частей) оборудования и поверхности, на которой стоит человек.
Заземлители (металлические проводники или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей) делятся на естественные и искусственные. Естественные заземлители – это проложенные в земле стальные водопроводные трубы, соединенные электро- или газосваркой, стальная броня и свинцовые оболочки силовых кабелей, металлические конструкции зданий и сооружений. Не допускается использование в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, газопроводы, алюминиевые оболочки кабелей.
В качестве искусственных заземлителей обычно применяют вертикально забитые в землю отрезки угловой стали или труб длиной 2,5-3м, круглой стали диаметром 12-14 мм, длиной до 5м, ввертываемого в грунт посредством специальных приспособлений, стальные полосы сечением не менее 4х12 мм, соединяющие отдельные электроды между собой и контуром заземления, выполняемым внутри производственного помещения. Для установки вертикальных заземляющих электродов роют траншею глубиной 0,7 – 0,8 м, в которую и забивают трубы или уголки. При этом расстояние между отдельными электродами не должно быть меньшим длины самих электродов. Такое требование обусловлено уменьшением влияния заземляющих электродов друг на друга, называемым взаимным экранированием, когда поле растеканию тока отдельного заземлителя ограничивается. В результате экранирования общее сопротивление заземляющего устройства возрастает и определяется выражением:
Где — сопротивление одиночного заземлителя;
n — количество одиночных заземлителей;
— коэффициент использования заземлителей, зависит от типа заземлителя, их числа и взаимного расположения ( = 0,5…..0,95).
Сопротивление растеканию отдельного заземлителя в основном зависит от удельного сопротивления грунта (Ом * м), которое в свою очередь определяется составом почвы, ее влажностью, температурой, плотностью, наличием растворимых солей, временем года и некоторыми другими факторами. Расчет заземляющего устройства подробно изложен как в учебниках по охране труда [10], так и в специальной литературе [7,8]
В соответствии с требованиями ПУЭ, ПТЭ, и ПТБ в электроустановках до и выше 1000В сооружаются заземляющие устройства, включающие в свой состав заземляющие электроды, соединяющие их проводники и контур заземления, располагаемый как внутри зданий и сооружений, так и за их пределами. Контур заземления выполняется стальным проводником сечением не менее 48 мм 2 , крепится на высоте 40см от поверхности пола и окрашивается в фиолетовый цвет. Заземляемое оборудование присоединяется к контуру (магистрали) заземления при помощи отдельных проводников. При этом последовательное заземление оборудования не допускается.
Согласно требованиям ПУЭ сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:
4 Ом – в установках до 1000 В; если же мощность источника (питающего трансформатора) не превышает 100кВА, то сопротивление заземления допускается равным до 10 Ом;
0,5 Ом – в установках напряжением выше 1000 В с заземленной нейтралью;
, но не более 10 Ом – в установках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью, где I3 – ток замыкания на землю.
Контроль защитного заземления осуществляется методом осмотра с измерением его сопротивления не реже 1 раза в год, а также после капитального ремонта оборудования и длительного его простоя. Измерения сопротивления заземлителя осуществляется сертифицированными электротехническими лабораториями с помощью приборов М461, М1103, МС-07 и др.
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электрооборудования, приборов и аппаратов, работающих в трехфазных четырехпроводных сетях е глухозаземленой нейтралью. Назначения зануления то же, что защитного заземления – устранить опасность поражением током людей при появлении высокого потенциала на нетоковедущих частях оборудования в результате пробоя фазной изоляции на корпус.
Кроме того, при пробое изоляции на корпус возникает однофазное короткое замыкание, которое вызывает значительное возрастания тока в поврежденной фазе, а следовательно, срабатывание защиты (плавких предохранителей, токовой отсечки вводного автоматического выключения) и отключение участка этой сети от питающего напряжения.
Шаговое напряжение – это разность потенциалов на поверхности земли между двумя точками, отстоящими друг от друга на расстоянии одного шага человека, принятого равным 0.8м.
Появление шагового напряжения обусловлено растеканием в земле электрического тока, возникающего вследствие замыкания на землю одной из фаз питающей сети или в случае падения на землю одного из проводов ЛЭП.
Ток, протекающий через заземлитель, растекается в земле во всех направлениях. Вблизи одиночного заземлителя плотность тока максимальна. По мере отдаления от заземлителя плотность тока уменьшается и на расстоянии 20м становиться равной нулю. Распределение потенциалов на поверхности земли при замыкании фазы через одиночный заземлитель приведено на рис. 4.
Рис. 4. Распределение потенциалов вокруг одиночного заземлителя.
Из приведенного рис. 4 видно, что величина шагового напряжения зависит от расстояния точки измерения до точки заземления. Опасным для человека следует считать шаговое напряжение, под действием которого возникают судороги ног, что приводит к падению человека, а следовательно, к повышению разности потенциалов, действующих на человека, и на изменение пути протекания тока, затрагивающие его жизненно важные органы.
При обнаружении упавших проводов ЛЭП или почувствовав шаговое напряжение необходимо соединить ступни ног и попытаться прыжками покинуть зону действия шагового напряжения и не приближаться на расстояние ближе 8м – на открытой местности и не ближе 4м – в закрытых помещениях к месту падения фазного провода.
Защитное отключение (УЗО) – это быстродействующая защита, выполненная на базе трансформатора тока нулевой последовательности или дифференциального трансформатора, которая реагирует на изменение параметров сети (повышение или понижение питающего напряжения относительно номинального уровня, пробой изоляции или просто снижение её сопротивления, что приводит к возникновению токов утечки). Аналогичные функции выполняет и устройство автоматического контроля изоляции (УАКИ) с той разницей, что УЗО отключает только контролируемую (отходящую) линию, а УАКИ – всю участковую сеть.
К устройствам защитного отключения предъявляются следующие требования: высокая чувствительность (номинальный отключающий дифференциальный ток на уровне 6- 10 мА), малое время отключения (не более 0.2с), селективность работы (способность отключать ближайший к месту повреждения участок цепи), самоконтроль (отключение оборудования при неисправности УЗО), надёжность работы.
Выравнивание потенциалов имеет место при работе на линиях электропередач, на проводах контактной сети горэлектротранспорта, осуществляется путём электрического соединения ремонтной изолированной платформы с фазой или контактным проводом. Подобное выравнивание потенциалов фазы (контактного провода) и ремонтной платформы исключает возможность протекания тока через тело человека, находящегося на ремонтной платформе и позволяет выполнять ремонтные работы без дополнительных электрозащитных средств.
Электрическое разделение сетей наиболее широкое применение находит в горнорудной промышленности, где питающие 3-х фазные сети выполняются с изолированной нейтралью, т.к. при такой системе энергоснабжения ток через тело человека в случае его касания к токоведущим частям будет минимальным. При этом величина такого тока будет в значительной степени зависеть от величины емкости участковой сети и ёмкостных токов утечки. Емкость участковой сети в свою очередь зависит от длины проводов (кабелей), расстояния между фазными проводами и качественных характеристик фазной изоляции. При значительной емкости участковой сети (более 1 мкФ/фазу) ток утечки может превышать значение неотпускающего тока. В этом случае участковая сеть делится на несколько фидеров, каждый из которых питается от соответствующих вторичных обмоток разделительного трансформатора, у которого одна или несколько вторичных обмоток и коэффициент трансформации равен 1. Из этого следует, что подобное разделение сетей связано с необходимостью применения разделительного трансформатора, а следовательно, с увеличением капитальных вложений в систему электроснабжения, но является необходимым для обеспечения электробезо- пасности в угольных и сланцевых шахтах.
Компенсация токов замыкания на землю. Как было показано выше, электрическая емкость сети повышает ток через человека в случае его прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Опасное влияние емкости может быть снижено компенсацией емкостной составляющей тока замыкания на землю. Для этой цели присоединяют между сетью и землей индуктивность в виде дросселя (Рис.5), величина индуктивности которого подбирается таким образом, чтобы компенсировать емкостную составляющую тока замыкания на землю и тем самым свести ее к минимуму. При правильно подобранной индуктивности сеть с компенсированной емкостью становится аналогичной сети без емкости.
Однако обеспечить постоянную и полную компенсацию емкости затрудни- тельно в силу того, что емкость сети не остается постоянной и существенно изменяется в зависимости от включения или отключения отдельных потребителей, изменения их количества, протяженности фидерных линий и т.п. Эту задачу решает лишь автоматическая компенсация, обеспечивающая непрерывное изменение индуктивности дросселя в соответствии с емкостью сети, сохраняя условие равенства емкостного и индуктивного сопротивлений.
Рис. 5 — Способы присоединения к электрической сети компенсирующих дросселей с помощью естественной (а) и искусственной нейтрали (б).
Предупреждающая сигнализация преобразует информацию о контролиру- емом объекте (электрооборудовании) в сигнал. Выполняется с действием на световой и звуковой сигналы. Подразделяется на сигнализацию положения (состояние – включено, выключено) и аварийную (перегрузка трансформатора, срабатывание газовой защиты трансформатора, однофазное замыкание на землю и др). Предупреждает оперативный персонал об отклонениях режимов работы узлов и систем оборудования от номинальных.
Электроблокировки – совокупность методов и средств, обеспечивающих фиксацию рабочих органов аппаратов, машин или электрических схем в определенном положении (состоянии), предотвращающих аварийные ситуации или отклонения режимов работы оборудования от номинальных. Все блокировки подразделяются на механические, замковые, оптические, магнитные и электриче- ские.
В электроустановках, оборудованных выключателями и разъединителями, предусматриваются блокировки, исключающие возможность отключения разъединителя под нагрузкой, т. е. при включенном выключателе.
Примером механической блокировки является рычажный блокиратор включения реверсивных пускателей или контакторов. Кроме механической, в этих случаях используется и электрическая блокировка, осуществляемая с помощью соответствующих блок-контактов, предотвращающих одновременное включение реверсивных контакторов при поступлении управляющих сигналов.
В устройствах замковых блокировок для всех замков приводов выключателей и разъединителей применяется один ключ, с помощью которого, и только в определенной последовательности возможно производить оперативные переклю- чения.
Электромагнитной блокировкой снабжаются все приводы выключателей и разъединителей комплектных распределительных устройств (КРУ), а в качестве ключа используется электромагнитная катушка, с помощью которой из привода извлекается запорный стержень только в том случае, когда это не противоречит порядку и правилам выполнения оперативных переключений.
Электросигнализация, централизация и блокировки (СЦБ) весьма широко используются для обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте.
Знаки безопасности подразделяются на запрещающие, предупреждающие, предписывающие и указательные: «Не включать! Работают люди!», «Внимание! Высокое напряжение!», « Работать здесь», « Вход (проход) запрещен».