7.2.2. Защитные системы электробезопасности

В процессе эксплуатации электроустановок нередко возникают условия, при которых даже самое совершен­ное их выполнение не обеспечивает безопасности рабо­тающего и требуется применение специальных средств защиты.

К наиболее распространенным системам электробезопасности относятся защитное заземление, зануление и защитное отключение. Применяются и другие средства и методы защиты, в том числе знаки безопасности и предупредительные плакаты и надписи. В системах местного освещения, в ручном электрифицированном инструменте и в некото­рых других случаях применяют пониженное напряжение.

Требования к устройству защитного заземления и зануления элек­трооборудования определены ПУЭ (Правилами устройства электроустановок), в соответствии с которыми они должны устраиваться при номинальном напряжении 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока. В условиях работ в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных они должны выполняться в установках с напряжением питания больше 42 В переменного и больше 110 В постоянного тока. Защитному заземлению или занулению подлежат металлические части электроустановок, доступные для при­косновения человека, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

Защитное заземление представляет собой преднамеренное элект­рическое соединение металлических частей электроустановок с землей или ее эквивалентом (водопроводными трубами и т. п.).

При пробое изоляции токоведущих частей на корпус, изолирован­ный от земли, он оказывается под фазовым напряжением Uф. В этом случае ток, проходящий через человека,

Iч = Uф/( Rч + Rзащ)

где Rч — сопротивление тела человека; Rзащ — сопротивление средств индивидуальной защиты; при их отсутствии Rзащ = 0.

При наличии заземления вследствие стекания тока на землю напряжение прикосновения уменьшается и, следова­тельно, ток, проходящий через человека, оказывается меньше, чем в незаземленной установке. Чтобы напряжение на заземленном корпусе оборудо­вания было минимальным, ограничивают сопротивление заземления. В установках 380/220 В она должна быть не более 4 Ом, в установках 220/127 В — не более 8 Ом. Если мощность источника питания не превышает 100 кВА, сопротивление заземления может быть в пределах 10 Ом.

В качестве заземляющих устройств электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители. Воз­можно применение железобетонных фундаментов промышленных зда­ний и сооружений. При отсутствии естественных заземлителей допускается применение переносных заземлителей, например, вкопанных в землю стальных труб, стержней, уголков. После заглубле­ния в землю они должны иметь концы длиной 100÷ 200 мм над поверхностью земли, к которым привариваются соединительные про­водники. Категорически запрещается использовать в качестве зазем­лителей трубопроводы с горючими жидкостями и газами.

Зануление состоит в преднамеренном соединении металлических нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие пробоя изоляции, с нулевым защитным про­водником (рис. 5.11). При замыкании любой фазы на корпус образуется контур короткого замыкания, характеризуемый силой тока весьма большой величины, достаточной для «выбивания» предохранителей в фазных питающих проводах. Таким образом, электроустановка обесто­чивается. Предусматривается повторное заземление нулевого провод­ника на случай обрыва нулевого провода на участке, близком к нейтрали. По этому заземлению ток стекает на землю, откуда попадает в заземление нейтрали, по нему во все фазные провода, включая имеющий пробитую изоляцию, далее на корпус. Таким образом обра­зуется контур короткого замыкания.

Защитное отключение электроустановок обеспечивается путем вве­дения устройства, автоматически отключающего оборудование — по­требитель тока при возникновении опасности поражения током. Схемы отключающих автоматических устройств весьма разнообразны. Во всех случаях система срабатывает на превышение какого-либо параметра в электрических цепях технологического оборудования (силы тока, на­пряжения, сопротивления изоляции).

Повышение электробезопасности достигается также путем приме­нения изолирующих, ограждающих, предохранительных и сигнализи­рующих средств защиты.

Изолирующие электрозащитные средства делятся на основные и дополнительные. Основные изолирующие электрозащитные средства способны длительное время выдерживать рабочее напряжение элект­роустановки, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением, и работать на этих частях. К таким средствам относятся: в электроустановках напряжением до 1000 В — диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими рукоятками и указатели напряжения до 1000 В; в электроустановках напряжением выше 1000 В — изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, а также указатели напряжения выше 1000 В.

Дополнительные изолирующие электрозащитные средства облада­ют недостаточной электрической прочностью и поэтому не могут самостоятельно защищать человека от поражения током. Их назначе­ние— усилить защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться. К дополнительным изолирующим средствам относятся: в электроустановках напряжением до 1000 В —диэлектрические галоши, коврики и изолирующие под­ставки; в электроустановках напряжением выше 1000 В —диэлектри­ческие перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки.

Ограждающие средства защиты предназначены для временного ограждения токоведущих частей (временные переносные ограждения, щиты, ограждения-клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпаки).

Сигнализирующие средства включают запрещающие и предупреж­дающие знаки безопасности, а также плакаты: запрещающие, предо­стерегающие, разрешающие, напоминающие. Чаще всего используется предупреждающий знак «Проход запрещен».

Средства защиты от статического электричества. Величина потенциалов зарядов искусственного статического элек­тричества на ременных передачах и лентах конвейеров может достигать 40 кВ при механической обработке пластмасс и дерева до 30 кВ, при распылении красок до 12 кВ. При соответствующих условиях проис­ходит пробой воздушной прослойки, сопровождающийся искровым разрядом (пробивное сопротивление абсолютно сухого воздуха состав­ляет 3000 кВ/м), что может инициировать взрыв или пожар.

Основные мероприятия, применяемые для защиты от статического электричества производственного происхождения, включают методы, исключающие или уменьшающие интенсивность генерации зарядов, и методы, устраняющие образующиеся заряды. Интенсивность гене­рации зарядов можно уменьшить соответствующим подбором пар трения или смешиванием материалов таким образом, что в результате трения один из смешанных материалов наводит заряд одного знака, а другой — другого. В настоящее время создан комбинированный мате­риал из найлона и лавсана, обеспечивающий защиту от статического электричества по этому принципу.

Изменением технологического режима обработки материалов так­же можно добиться снижения количества генерируемых зарядов (уменьшение скоростей обработки, скоростей транспортирования и слива диэлектрических жидкостей, уменьшение сил трения).

При заполнении сыпучими веществами или жидкими диэлект­риками резервуаров на входе в них применяют релаксационные емко­сти чаще всего в виде заземленного участка трубопровода увеличенного диаметра, обеспечивающего стекание всего заряда ста­тического электричества на землю. Образующиеся заряды статического электричества устраняют чаще всего путем заземления электропроводных частей производственного оборудования. Сопротивление такого заземления должно быть не более 100 Ом. При невозможности устройства заземления практикуется повышение относительной влажности воздуха в помещении. В некоторых случаях стремятся увеличить объемную проводимость диэлектрика, для чего в него вносят графит, ацетиленовую сажу, алюминиевую пудру, а в жидкие диэлек­трики — специальные добавки. Для ряда машин и агрегатов нашли применение нейтрализаторы статического электричества (коронного разряда, радиоизотопные, аэродинамические и комбинированные). Во всех типах этих устройств путем ионизации воздуха вблизи элемента конструкции, накапливающего заряд статического электричества, об­разуются ионы, в том числе со знаком, противоположным знаку заряда, что и вызывает его нейтрализацию.

К средствам индивидуальной защиты от статического электриче­ства относятся электростатические халаты и специальная обувь, подо­шва которой выполнена из кожи либо электропроводной резины, а также антистатические браслеты.