6.4. Меры защиты от поражения электрическим током
Электробезопасность обеспечивается конструкцией электроустановок, техническими способами и средствами защиты, организационными и техническими мероприятиями.
Конструкция электроустановок должна соответствовать условиям их эксплуатации и обеспечивать защиту персонала от соприкосновения с токоведущими и движущимися частями, а оборудования - от попадания внутрь посторонних твердых тел и воды.
Способы и средства обеспечения электробезопасности: защитное заземление, зануление, защитное отключение, выравнивание потенциалов, малое напряжение, изоляция токоведущих частей, электрическое разделение сетей, оградительные устройства, блокировки, предупредительная сигнализация, знаки безопасности, предупредительные плакаты, электрозащитные средства.
Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции электроустановки.
Принцип действия защитного заземления: снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и силы тока, проходящего через человека, обусловленных замыканием на корпус. При заземлении корпуса происходит замыкание на землю и прикосновение к заземленному корпусу вызывает появление параллельной ветви, по которой часть тока замыкания проходит в землю через тело человека (рис.6.5). Сила тока в параллельных цепях обратно пропорциональна сопротивлениям цепей, поэтому ток через человека (Ih) не опасен.
Область применения защитного заземления - трехфазные сети напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью и сети напряжением выше 1 кВ слюбым режимом нейтрали.
Сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления электрооборудования в электроустановках напряжением до 1 кВс изолированной нейтралью должно быть не более 4 Ом.
При мощности генераторов и трансформаторов 100 кВи менее, заземляющие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом.
Заземляющее устройство в электроустановках напряжением выше 1 кВс глухозаземленной нейтралью должно иметь сопротивление не более 0,5 Ом, а в электроустановках с изолированной нейтралью - не более 10 Ом.
Расчет защитного заземления заключается в определении параметров вертикальных и горизонтальных элементов заземления при условии непревышения допустимого значения сопротивления заземляющего устройства. Заземляющее устройство состоит из заземлителя (одного или нескольких металлических элементов, погруженных на определенную глубину в грунт) и проводников, соединяющих заземляемое оборудование с заземлителем.
Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Задача зануления: устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус. Решается задача быстрым отключением поврежденной электроустановки от сети (рис.6.6).
Принцип действия зануления заключается в превращении замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (между фазным и нулевым проводами) с целью вызвать большой ток, обеспечивающий срабатывание защиты, и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети.
Расчет зануления заключается в определении сечения нулевого провода, удовлетворяющего условию срабатывания максимальной токовой защиты. Такой защитой могут быть плавкие предохранители, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловым реле, автоматы, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузки.
Занулеиие применяют в трехфазных четырехпроводных сетях напряжением до 1 кВс глухозаземленной нейтралью.
Защитное заземление или зануление электроустановок является обязательным в помещениях без повышенной опасности поражения током при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока, а также 440 В и выше постоянного тока.
В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных необходимо заземлять или занулять установки при поминальном напряжении 42 Ви выше переменного тока, а также 110 В и выше постоянного тока. Во взрывоопасных помещениях заземление или зануление установок обязательно независимо от напряжения сети.
Защитное отключение - это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. При применении этого вида защиты безопасность обеспечивается быстродействующим (не более 0,2 с) отключением аварийного участка или всей сети при однофазном замыкании на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от земли, а также при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.
Схемы и конструкции устройств защитного отключения.
Схема защитного отключения, срабатывающего при появлении напряжения на корпусе относительно земли (рис. 6.7). В схемах этого типа датчиком служит реле напряжения, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем.
Выравнивание потенциала - метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.
Для выравнивания потенциала в землю укладывают стальные полосы в виде сетки по всей площади, занятой оборудованием. В производственном помещении корпуса электрооборудования и производственного оборудования в той или иной степени связаны между собой. При замыкании на корпус в каком-либо из электроприемников все металлические части получают близкое по величине напряжение относительно земли. В результате напряжение между корпусом электроприемника и полом уменьшается, происходит выравнивание потенциала по всей площади помещения и человек, находящийся в этой цепи замыкания, оказывается под сравнительно малым напряжением.
Малое напряжение - номинальное напряжение не более 42 В,которое используют для питания электроинструмента, светильников стационарного освещения, переносных ламп в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и на наружных установках. Источниками малого напряжения могут быть специальные понижающие трансформаторы с вторичным напряжением 12-42 В.
Исправность изоляции – это основное условие, обеспечивающие безопасность эксплуатации и надежность электроснабжения электроустановок. Для изоляции токоведущих частей электроустановок применяют рабочую и дополнительную изоляцию.
Рабочей изоляцией является эмаль и оплетка обмоточных проводов, пропиточные лаки и компаунды и т.д. Дополнительной изоляцией могут быть пластмассовый корпус машины, изолирующая втулка и т.д.
Электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной, называется двойной. Она считается достаточной для обеспечения электробезопасности, поэтому устройствами с двойной изоляцией разрешается пользоваться без применения других защитных средств.
Контроль сопротивления изоляции может быть периодическим и непрерывным.Сопротивление изоляции силовых и осветительных электропроводов должно быть не менее 0,5 МОм.
Электрическое разделение сетей - разделение сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора, который изолирует электроприемник от первичной сети и сети заземления (рис.6.8).
От разделяющего трансформатора может питаться только один электроприемник с защитной плавкой вставкой (сила тока вставки автомата на первичной стороне не должна превышать 15А), вторичное напряжение трансформатора должно быть не выше 380 В. Вторичная обмотка трансформатора и корпус электроприемника не должны иметь заземления или связи с сетью зануления. В таком случае при прикосновении к частям, находящимся под напряжением или к корпусу с поврежденной изоляцией не создается опасность, поскольку вторичная цепь коротка и сила токов утечки в ней и емкостных токов мала.
Защитное разделение сетей используют в электроустановках напряжением до 1000 В,эксплуатация которых связана с особой и повышенной опасностью (передвижные электроустановки, ручной электрифицированный инструмент и т.п.).
Для исключения случайных прикосновений к токоведущим частям электроустановок применяют оградительные сплошные и сетчатые устройства.
Сплошные ограждения обязательны для электроустановок, размещаемых в производственных (неэлектрических) помещениях. Сетчатые ограждения применяют в электроустановках, доступных квалифицированному электротехническому персоналу.
В случаях, когда изоляция и ограждение токоведущих частей является нецелесообразным (например, воздушные линии высокого напряжения), их размещают на недоступной для прикосновения высоте. Внутри производственных помещений неогражденные неизолированные токоведущие части прокладывают па высоте не менее 3,5 м от пола.
Блокировка - защита от проникновения в опасную зону, где находится установка. Она позволяет автоматически снимать напряжение со всех элементов установки, приближение к которым угрожает жизни человека. Блокировку применяют в электрических аппаратах, при обслуживании которых должны соблюдаться повышенные меры безопасности, в электрооборудовании, расположенном в доступных для неэлектротехнического персоналапомещениях.