logo search
Книга Белова 2011 год

11.8. Технические способы и средства обеспечения электробезопасности

Согласно Правилам устройства электроустановок токоведущие части электроустановки не должны быть доступны для случайного прикосновения, а доступные прикосновению открытые и сторонние проводящие части не должны находится под напряжением, представляющим опасность поражения электрическим током в нормальном режиме работы электроустановки, а также при повреждении изоляции.

При нормальном режиме работы электроустановки применяют по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения к ним человека:

Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ согласно требованиям ПУЭ используют защитное автоматическое отключение питания — устройства защитного отключения с отключающим током не более 30 мА. Защиты от прямого прикосновения не требуется, если электрооборудование находится в зоне системы уравнивания потенциалов, а наибольшее рабочее напряжение не превышает установленных пределов (25 В переменного или 60 В постоянного тока в помещениях без повышенной опасности и 6 В переменного или 15 В постоянного тока во всех случаях).

Основная изоляция токопроводящих частей надежно их прикрывает и выдерживает все возможные воздействия в процессе ее эксплуатации. Удаление изоляции возможно только в результате ее разрушения. Высокое качество изоляции проводов характеризуется ее сопротивлением току утечки. В сети напряжением до 1 кВ сопротивление изоляции каждого ее участка должно быть не менее 0,5 МОм на фазу. Однако с течением времени состояние изоляции ухудшается за счет нагревания, механических повреждений, влияния окружающей среды и т.п. Поэтому проводится испытание изоляции повышенным напряжением, при котором дефекты изоляции обнаруживаются вследствие ее пробоя. Кроме того, осуществляется контроль сопротивления изоляции периодически или непрерывно с применением прибора постоянного контроля изоляции.

В случаях, когда основная изоляция обеспечивается воздушным промежутком, защита от прямого прикосновения к токоведущим частям или приближения на опасное расстояние выполняется посредством применения оболочек, ограждений, барьеров или размещения вне зоны досягаемости, например, расположением токоведущих частей на недоступной высоте.

Ограждения, барьеры и оболочки должны обладать достаточной механической прочностью и надежно закрепляться. Вход за ограждения или вскрытие оболочки может быть осуществлено при помощи ключа или инструмента, либо после снятия напряжения с токоведущих частей. Инструменты выполняются из изолирующего материала.

Каковы требования к размещению электроустановок вне зоны досягаемости? Изолирующие помещения, зоны, площадки (далее - помещения) - это такие помещения, в которых защита при прикосновении обеспечивается высоким сопротивлением пола и стен и в которых отсутствуют заземленные проводящие части. Такие помещения применяют для размещения в них электроустановок напряжением до 1 кВ, когда требования к автоматическому отключению питания не могут быть выполнены, а применение других мер невозможно либо не целесообразно. Сопротивление относительно земли изолирующего пола и стен таких помещений в любой точке должна быть не менее 50 кОм при номинальном напря­жении электроустановки до 500 В и не менее 100 кОм, если напряжение более 500 В.

Сверхнизкое (малое) напряжение — это напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока. Оно применяется в целях уменьшения опасности поражения током.

При прямом и (или) косвенном прикосновениях в сочетание, с защитным электрическим разделением цепей или в сочетании с автоматическим отключением питания. Источник, питания цепей СНН — безопасный раздельный трансформатор или другой источник, обеспечивающий такую же степени безопасности. Цепи СНН надежно электрически отделяются от других цепей. При значениях СНН выше 25 В переменного и 60 В постоянного тока предусматривается защит, от прямого прикосновения при помощи ограждений, оболе чек или изоляции.

При применении СНН в сочетании с электрическим разделением цепей открытые проводящие части не присоединяют к заземлителю, защитным проводникам или открытым, проводящим частям, кроме случая, когда соединение старой них проводящих частей с электрооборудованием необходимо и напряжение на них не превысит СНН.

При использовании СНН в сочетании с автоматическим отключением питания один из выводов источника СНН и его корпус присоединяют к защитному проводнику цепи, питающей источник.

Сверхнизкое напряжение используют для питания электрифицированного инструмента, переносных светильников, и местного освещения на станках в помещениях с повышен ной опасностью, особо опасных и вне помещений. В случае особенно неблагоприятных условий работы в особо опасных помещениях (например, при выполнении работ в металлическом резервуаре) для питания переносных светильников применяют напряжение 12 В.

Защитное автоматическое отключение питания осуществляется посредством автоматического размыкания цепи или, нескольких фазных проводников. Характеристики защитных' аппаратов автоматического отключения и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом, указанное в ПУ в соответствии с номинальным напряжением питающей сети в электроустановках, где применено автоматическое отключение питания, выполняют уравнивание потенциалов.

Для защиты от поражения током в случае повреждения изоляции применяют по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

— автоматическое отключение питания;

Уравнивание потенциалов — это электрическое соединение электропроводящих частей для достижения равенства их потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности. Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна согласно ПУЭ соединять между собой:

Все указанные части присоединяют к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

Выравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или иола при помощи защитных проводников, приложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству или путем применения специальных покрытий земли.

Двойная изоляция — это изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляции. Дополнительная изоляция независима от основной и служит в случае ее повреждения для защиты при косвенном прикосновении.

Усиленная изоляция — это такая изоляция, которая обеспечивает степень защиты от поражения током, равноценную двойной изоляции.

Защитное электрическое разделение цепей применяется для отделения одной электрической цепи от других в электроустановках до 1 кВ с помощью:

Защитное разделение применяют, как правило, для одной цепи, причем наибольшее напряжение отделяемой цепи не должно превышать 500 В. Питание этой цепи осуществляется от разделительного трансформатора или от другого источника, обеспечивающего равноценную степень безопасности. В раздельном трансформаторе первичная обмотка отделена от вторичной при помощи защитного электрического разделения цепей. Токоведущие части цепи, питающиеся от разделительного трансформатора, прокладываются отдельно от других цепей.

С помощью электрического разделения цепей можно существенно повысить степень безопасности разветвлен­ной электрической сети большой протяженности, разделив ее на отдельные участки с помощью разделительных трансформаторов. Изолированные от земли участки сети небольшой протяженности обладают большим активным сопротивлением изоляции. Вследствие этого ток, протекающий через человека, стоящего на земле, при прямом или косвенном прикосновении к фазе будет небольшим. Таким образом, улучшатся условия безопасности в зоне отдельного участка сети.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и к другим открытым проводящим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Рис. 11.53. Схема защитного заземления в однофазной двухпроводниковой сети

При этом все электроустановки 1 соединяются с землей с помощью заземляющих проводников 2, заземлителя 3, образующих в совокупности заземляющее устройство. Сопротивление заземляющих проводников должно быть малым.

Заземлителъ — это проводник или совокупность соединенных между собой проводников, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточ­ную проводящую среду. Заземлители бывают искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные, находящиеся в земле, а также проводящие ток предметы иного назначения.

Для заземления оборудования в первую очередь используют такие естественные заземлители, как железобетонные фундаменты, а также расположенные в земле металлические конструкции зданий и сооружений. Заземляющие устройства должны быть механически прочными, термически и динами­чески стойкими к токам замыкания на землю.

Защитное заземление применяют в следующих сетях напряжением до 1 кВ переменного тока: трехфазных с изолированной нейтралью и однофазных, изолированных от земли, а также в сетях напряжением свыше 1 кВ как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

С помощью защитного заземления уменьшается напряжение на корпусе относительно земли (напряжение прикосновения) до безопасного значения, следовательно, уменьшается и сила тока, протекающего через тело человека. При замыкании фазы трехфазной сети на корпус электроустановки расчетное напряжение прикосновения Unp между ним и землей будет максимальным и равным напряжению на заземляющем устройстве

Unp=I3r3,

где I3 — ток, протекающий через заземлитель с сопротивлением r3.

Тогда ток, протекающий через человека, стоящего на земле и прикоснувшегося к заземленному корпусу, будет равен

,

где Uф — фазное напряжение; rиз — сопротивление изоляции; Rч — сопротивление человека.

Следовательно, Unp и Iч напрямую зависят от сопротивле­ния заземления, которое не должно превышать нормативных значений. Согласно ПУЭ сопротивление устройства r3, Ом, электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью должно принимать значение менее 4 Ом. В отдельных случаях допускается сопротивление заземляю­щего устройства до 10 Ом, если суммарная мощность источни­ков питания (генераторов или трансформаторов), работающих параллельно, не превышает 100 кВ*А.

В электроустановках напряжением выше 1 кВ в сети с изолированной нейтралью требуется, чтобы сопротивление заземляющего устройства не превышало 10 Ом. Причем если заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок напряжением до 1 кВ, то оно выполняется, исходя из требований к заземлению последних.

Для сооружения искусственных заземлителей применяют обычно стальные вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют трубы диаметром 30—60 мм и угловую сталь с площадью поперечного сечения не менее 100 мм2 длиной 2—2,5 м, а также стержни диаметром 12—16 мм и длиной не менее 10 м. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного гори­зонтального электрода используют полосу сечением не менее 4x25 мм и прутки диаметром не менее 10 мм2. В качестве конструкционного материала применяют также оцинкованную сталь и медь.

В качестве заземляющих проводников применяют стальную полосу и прутки, прокладывают их открыто по конструкциям зданий на специальных опорах.

Присоединение заземляемого оборудования к магистрали заземления осуществляют параллельно с помощью отдельных проводников. Последовательное соединение заземляемого оборудования не допускается.

Соединение элементов заземляющего устройства между собой осуществляется обычно сваркой или с помощью болтов. Выравнивание потенциала внутри помещения проис­ходит через металлические конструкции, связанные с сетью заземления.

Защитное зануление применяется в электроустановках напряжением до 1 кВ и представляет собой преднамеренное соединение открытых проводящих частей электроустановок (в том числе их корпусов) с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока. Это соединение выполняют посредством нулевого защитного проводника.

Зануление (рис. 11.54) превращает пробой на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками и способствует протеканию тока большой величины, обеспечивающего срабатывание аппарата защиты, автоматически отключающего поврежденную установку от питающей сети. Такой защитой могут быть плавкие предохранители или автоматические выключатели. Ток короткого замыкания должен быть такой величины, чтобы вызвать перегорание плавкой вставки предохранителя или срабатывание автоматического выключателя за время, не превышающее допустимое.

Согласно ПУЭ наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения равно 0,8; 0,4; 0,2; 0,1 с в зависимости от номинального фазного напряжения сети 127, 220, 380 и более 380 В соответственно. Регламентированы также наименьшие площади поперечного сечения нулевых защитных проводников. Если защитные проводники изготовлены из того же материала что и фазные проводники, то их наименьшее сечение зависит от сечения 5 фазных проводников.

Так, например, для сечения фазных проводов от 16 до 35 мм2 рекомендуется принимать минимальное сечение защитных проводников равным 16 мм2.

Нулевой защитный проводник соединен с землей посредст­вом заземления нейтрали (г0) и повторных заземлителей (гп), которые выполняются на концах воздушных линий длиной более 200 м, а также на вводах в здания, где имеются электро­установки, подлежащие занулению. Сопротивление заземле­ния нейтрали, общее сопротивление повторных заземлителей и каждого из них в отдельности не должны превышать уста­новленных малых значений (например, в сети 380/220 В соот­ветственно 4,10 и 30 Ом).

Защитное отключение — это система быстродействующей защиты, автоматически (за время не более 0,2 с) отклю­чающая электроустановку при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током. Защитное отклю­чение применяется в тех случаях, когда невозможно или трудно осуществить защитное заземление или зануление, либо когда высока вероятность прикосновения людей к неизоли­рованным токоведущим частям электроустановок.

Опасность поражения электрическим током возникает в следующих случаях: при замыкании фазы на корпус; при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела; при прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением.

В этих случаях происходит изменение электрических параметров сети, которое может служить импульсом для срабатывания устройства автоматического отключения (УЗО). Основными частями УЗО являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель.

Прибор защитного отключения реагирует на изменение параметров электрической сети и подает сигнал на сраба­тывание автоматического выключателя, который отключает защищаемую электроустановку от сети. Прибор автоматического отключения состоит из датчика, воспринимающего изменение параметра электрической сети (это, как правило, реле различного типа), усилителя, сети контроля исправно­сти системы и вспомогательных элементов — сигнальных и измерительных приборов.

В зависимости от входного сигнала известны такие устройства защитного отключения, которые реагируют на напряжение корпуса относительно земли, на ток замыкания на землю, на напряжение или ток нулевой последовательности, на опе­ративный ток и т.п.

Устройство защитного отключения, реагирующее на напряжение корпуса относительно земли, показано на рис. 11.55. Эта схема защитного отключения устраняет опасность поражения током при возникновении на заземленном или зануленном корпусе повышенного напряжения.

Принцип действия устройства — быстрое отключение от сети установки, если напряжение на корпусе относительно земли окажется выше некоторого заданного значения (например, выше 40 В), при котором прикосновение к корпусу становится опасным. Следовательно, такая схема защитного отключения реагирует не только на полный пробой изоля­ции, но и на частичное уменьшение сопротивления изоляции, когда на корпусе появляется напряжение значительно ниже фазного.

Напряжение на заземленном корпусе UK относительно земли при замыкании на него одной из фаз статорной обмотки равно произведению тока Iз, стекающего в землю через основной заземлитель, на его сопротивление r3: UK= I3 r3. Если UK превысит установленное предельное значение для данного реле напряжения, катушка которого включена между корпусом двигателя и дополнительным заземлителем rдоп, то реле сработает. В результате замкнутся нормально незамкнутые контакты реле, через них запитается от сети катушка электромагнитного выключателя, который и отключит электроустановку от сети. Применение этого типа защитного отключения распространяется на установки с индивидуальным заземлением.

С уществуют устройства защитного отключения, работающие на постоянном оперативном токе. Эти устройства предназначены для непрерывного автоматического контроля изоляции фаз относительно земли, а также для защиты человека, прикоснувшегося к токоведущим проводам (рис. 11.56).

В этих устройствах сопротивление изоляции проводов гиз относительно земли оценивается получаемым от дополнительного источника оперативным током Iоn, проходящим через эти сопротивления. При снижении rнз ниже установленного предела в результате повреждения изоляции (замыкания провода на землю через малое сопротивление rзм) или прикосновения человека к фазному проводу возрастает ток Iоn, вызывающий отключение сети.

Датчиком УЗО служит реле тока с малой величиной тока срабатывания (несколько миллиампер). Трехфазный дроссель — трансформатор предназначен для получения нулевой точки сети. Однофазный дроссель ограничивает утечку переменного тока в землю вследствие большого индуктив­ного сопротивления.

Постоянный ток Iоn протекает по цепи «источник — земля — сопротивление изоляции проводов относительно земли — провода — трансформатор ДТ — дроссель Д — обмотка РТ — источник». Значение этого тока равно

Ion = U/(Rд + R),

где U — напряжение источника постоянного оперативного тока; Rд — суммарное сопротивление реле и дросселей; R — общее сопротивление изоляции проводов гнз и сопротивления замыкания фазы на землю rзм.

При нормальном режиме работы сети сопротивление rиз велико, поэтому значение Iоn мало и не превышает уставку реле РТ. В случае уменьшения сопротивления изоляции фазы в результате прикосновения к ней человека или замыкания фазы (фаз) на землю, либо на заземленный корпус сопротивление R уменьшается, а ток Iоn возрастает и, превысив уставку, приводит к срабатыванию реле тока РТ, которое своими контактами замыкает цепь питания катушки электромагнитного выключателя ЭМ. В результате произойдет отключение сети от питающего трансформатора. Применяются такие устройства в сетях до 1000 В с изолированной нейтралью небольшой протяженности.

Для защиты от поражения электрическим током и электрической дугой широко применяют электрозащитные средства. К ним относятся:

Некоторые из электрозащитных средств показаны на рис. 11.57.

Кроме ЭЗС при работах с электроустановками применяются такие средства индивидуальной защиты, как очки, каски, противогазы, рукавицы, предохранительные монтерские пояса и страховочные канаты.

По условиям применения изолирующие ЭЗС разделяются на основные и дополнительные. Основные ЭЗС — это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок, что позволяет с их помощью работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением. Дополнительные ЭЗС — это средства защиты, которые сами не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током и применяются исключительно совместно с основными ЭЗС, а также служат для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага.

Указатели напряжения, изолирующие штанги, электроизмерительные клещи в соответствующем напряжению конструктивном исполнении являются основными изолирующими ЭЗС в электроустановках напряжением не менее 1 кВ. Также к основным ЭЗС относятся устройства (при напряжении выше 1 кВ) для обеспечения безопасности при проведении испытаний и измерений, средства для выполнения ремонтных работ, а при напряжении до 1 кВ - диэлектрические перчатки и ручные инструменты для работ под этим напряжением.

К дополнительным ЭЗС в электроустановках напряжением не менее 1 кВ относятся диэлектрические ковры, изолирующие подставки и накладки, изолирующие колпаки. Кроме них при напряжении выше 1 кВ применяются диэлектриче­ские перчатки и боты, штанги для переноса и выравнивания потенциала, а до 1 кВ — диэлектрические галоши и изолирующие покрытия.

Кроме ЭЗС при работах с электроустановками применяются такие средства индивидуальной защиты, как очки, каски, противогазы, рукавицы, предохранительные монтерские пояса и страховочные канаты.

Плакаты и знаки безопасности служат для предупреждения об опасности поражения электрическим током, запрещения контактов с коммутационной аппаратурой, определения места работы и т.п.

Плакаты выполняются переносными и подразделяются на предупреждающие, запрещающие, предписывающие и указательные. Предупреждающие плакаты служат для предупреждения об опасности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Запрещающие плакаты служат для запрещения действия с коммутационными аппаратами, при ошибочном включении которых может быть подано напряжение на место проведения работ. Предписывающие плакаты служат для указания работающему персоналу места, подготовленного к работе, или безопасного доступа к нему. Указательный плакат «Заземлено» указывает на недопустимость подачи напряжения на заземленный участок электроустановки. Знаки безопасности служат для предупреждения об опасности поражения электрическим током (Осторожно! Электрическое напряжение).

Организация безопасной эксплуатации электроустановок. Для обеспечения безопасной и безаварийной работы электроустановок необходимо наряду с совершенствованием их устройства, оснащением средствами защиты правильно организовать их эксплуатацию обслуживающим персоналом. В результате накопленного опыта работы множества электроустановок разработаны мероприятия по их безопасной эксплуатации, которые приведены в Правилах эксплуатации электроустановок потребителей, а также в Межотраслевых правилах по охране труда (правилах безопасности) при экс­плуатации электроустановок (далее — Правила).

В Правилах изложены требования к электротехническому персоналу, организационные и технические мероприятия по безопасности эксплуатации установок и меры безопасности при выполнении отдельных работ.

Организация работ. К мероприятиям, обеспечивающим безопасность работ в электроустановках, относятся такие мероприятия, как оформление работ нарядом, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации; допуск к работе; надзор во время работы; оформление перерывов в работе, перевода на другое место, окончания работы.

Ответственными за безопасность работ могут быть следующие работники: лицо, выдающее наряд или отдающее распоряжение, либо утверждающее перечень работ при текущей эксплуатации; ответственный руководитель работ; допускающий (ответственное лицо оперативного персонала); производитель работ; наблюдающий; члены бригады. Выдачу нарядов и распоряжений производят работники из числа административно-технического персонала организации, имющие квалификационную группу V, а для работ в электроустановках до 1 кВ - не ниже IV группы. Выдающий наряд, отдающий распоряжение отвечает за достаточность и правильность указанных в наряде (распоряжении) мер безопасности, за состав бригады и назначение ответственных за безопасность. Наряд (распоряжение) выдается до начала работы бригады.

При работах в электроустановках под напряжением до 1 кВ необходимо выполнять следующие требования: оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящиеся под напряжением; работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей подставке либо на резиновом ковре; применять изолированный инструмент или пользоваться диэлектрическими перчатками.

Технические мероприятия. При подготовке рабочего места к выполнению работ со снятием напряжения требуется выполнить в указанном порядке следующие действия: произвести необходимые отключения установки (или ее части) от источника питания и принять меры, препятствующие случайной подаче напряжения на место работы (механическое запира­ние приводов отключенных коммутационных аппаратов, снятие предохранителей, отсоединение концов питающих линий и т.п.); на приводах управления коммутационных аппаратов необходимо вывесить запрещающие плакаты; следует прове­рить отсутствие напряжения на токоведущих частях, кото­рые необходимо заземлить (включить заземляющие ножи или установить переносные заземления); вывесить указательные плакаты «Заземлено», оградить при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением части, вывесить пре­дупреждающие и предписывающие плакаты.

Ответственным за электробезопасность является работник из числа административно-технического персонала, на которого возложены обязанности по организации безопасного обслуживания электроустановок в соответствии с действующими правилами (обычно это лицо, ответственное за электрохозяйство организации).