§ 2. Методы и средства защиты от поражения электрическим током

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля, статического электричества. Требования электробезопасности изложены в ГОСТ12.1.019-79.”ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты”.

Основными мерами защиты от поражения электрическим током являются: обеспечение недоступности токоведущих частей для случайного прикосновения; применение электроэнергии с безопасными величинами напряжения; устранение опасности поражения людей током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования; применение индивидуальных защитных средств от поражения электротоком.

Недоступность токоведущих частей для случайного прикосновения достигается изоляцией их специальными материалами. Проводники электрического тока должны иметь рабочую изоляцию. Предусматривается применение в некоторых случаях дополнительной, усиленной или двойной изоляции. Недоступное расположение токоведущих частей обеспечивается размещением их на высоте, под полом или скрыто в стенах. Незащищенные токоведущие части, к которым возможно прикосновение людей, надежно ограждают во всех случаях, если напряжение превышает 65В в помещениях без повышенной опасности, 42В - в помещениях повышенной опасности и 12В - в помещениях особо опасных. При напряжении более 250В ограждают не только незащищенные, но и изолированные токоведущие части.

Применение малых напряжений - весьма эффективная защитная мера от поражения электрическим током. Для питания электрических цепей управления технологическим оборудованием, устанавливаемым в особо опасных помещениях и помещениях повышенной опасности, цепей управления передвижным оборудованием и для питания ручного инструмента используют напряжение не выше 42 В. На шкафах и пультах управления оборудованием размещают штепсельные розетки с напряжением не более 12 В для включения переносных светильников, используемых при периодических осмотрах имеющихся в нем труднодоступных мест.

Защитные заземление, зануление и отключение - основные меры защиты людей от поражения электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования. Защитное заземление (рис.5.) - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Требования к защитному заземлению изложены в ГОСТ 12.1.030-81. ”ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.”

Прикосновение к незаземленному корпусу, оказавшемуся под напряжением, равнозначно однофазному включению человека в электрическую сеть. Цель заземления - снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, оказавшихся случайно под напряжением, и тем самым устранить опасность поражения людей электрическим током.

Рис.5 Схема защитного заземления электроустановки.

В установках напряжением до 1000В сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать 4 Ом (при мощности источника тока 100 кВА и менее сопротивление заземления допускается не более 10 Ом). Поскольку сопротивление заземления значительно меньше сопротивления тела человека (1000Ом), то в случае прикосновения его к поврежденной электроустановке наибольший по величине ток пройдет через заземляющее устройство. При этом в наиболее неблагоприятном случае, когда сопротивление пола и обуви равны нулю, через тело человека пройдет ток:

где Uл - линейное напряжение в сети, В;

R_т, R_из, R_з – сопротивление, соответственно, тела человека, изоляции проводников электрической сети и заземляющего устройства, Ом.

Принимая Uл = 380 В, Rиз=500000 Ом, R₃ =4 Ом, R_т =1000 Ом, находим J =0,005 мА. Такой по величине ток неопасен для человека.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителей - металлических проводников, находящихся в соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановок с заземлителями. Заземлители бывают искусственные и естественные. В качестве искусственных заземлителей используют стальные стержни, которые забивают в грунт вертикально и соединяют между собой стальной шиной путем сварки, в качестве естественных - проложенный в земле водопровод, арматуру железобетонных конструкций зданий и сооружений, имеющую соединение с землей, свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Различают заземляющие устройства: контурное (заземлители находятся в непосредственной близости от электроустановок) и выносное (заземлители размещены на специально выделенном участке территории предприятия). Для заземления электрооборудования в производственных и других помещениях используют в основном выносное заземляющее устройство с искусственными заземлителями. При этом металлические элементы каждой электроустановки присоединяют отдельным заземляющим проводником к транзитной шине, которая прокладывается внутри здания и не менее чем в двух местах присоединяется к заземлителям. Защитное заземление электрических установок обязательно: при номинальном напряжении 380В и выше переменного тока и 440В и выше постоянного тока - во всех случаях; при номинальном напряжении 42В и выше переменного тока и 110В и выше постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных - согласно

ГОСТ 12.1.013-78. Во взрывоопасных зонах заземляют все электрические машины и аппараты независимо от величины напряжения.

Зануление (рис.6.) - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Зануление должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.030-81.

FU

R_H

Рис.6 Схема защитного зануления электроустановки.

В электрических сетях различают нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) проводники. Нулевой защитный проводник служит для соединения зануляемых частей оборудования с глухозаземленной нейтралью источника тока, а нулевой рабочий проводник - для подключения к силовой сети напряжением 380В осветительных приборов, машин и электроаппаратов, работающих при фазном напряжении (220 В). В качестве нулевого защитного проводника можно использовать стальные полосы, алюминиевые оболочки кабелей, обычные провода. Согласно отраслевым правилам, не допускается использовать в качестве нулевых защитных проводников нулевые рабочие проводники. Зануление электротеплового, холодильного, другого оборудования, а также кассовых аппаратов, электронных весов производится с помощью нулевых защитных проводников. Нулевые проводники (рабочие и защитные) надежно заземляют. В сетях с линейным напряжением 380В сопротивление заземляющих устройств, к которым присоединяют нулевые провода, не должно превышать 4 Ом.

Цель зануления - превратить утечку тока на корпус в однофазное короткое замыкание между фазным и нулевым проводами, при котором поврежденная установка автоматически отключается от питающей сети. Для защиты от токов короткого замыкание могут быть использованы плавкие предохранители (FU - на рис. 6) или автоматические выключатели со временем срабатывания, соответственно, 5...7 и 1...2с. Занулению подлежат те же машины и аппараты, что и заземлению. При устройстве зануления должна обеспечиваться непрерывность нулевого защитного провода от корпуса каждой электроустановки до нейтрали источника питания.

В электрических сетях с нулевым проводом электрооборудование можно занулять, заземлять или одновременно заземлять и занулять. На предприятии не допускается одни электроустановки только занулять, другие только заземлять.

Заземление или зануление передвижных (переносных) машин и аппаратов осуществляется с помощью специального проводника электрического кабеля. В кабелях, питающих переносные электроприемники однофазного тока (кассовые аппараты, электронные весы и др.), кроме фазного и нулевого рабочего проводников, имеется заземляющий или нулевой защитный проводник. При заземлении или занулении машин и аппаратов один конец защитного проводника, находящегося в кабеле, присоединяют к металлическому корпусу токоприемника, другой - к наиболее длинному контакту штепсельной вилки, имеющему условный знак заземления. Соответствующий защитный контакт розетки присоединен к электрической цепи заземления или зануления. Таким образом, через штепсельный разъем производится подключение металлических конструктивных элементов машин и аппаратов к имеющимся на предприятии устройствам заземления или зануления.

Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус электроустановки, снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли, появлении в сети более высокого напряжения, прикосновении человека к токоведущим частям. В этих случаях в сети изменяются некоторые электрические параметры (напряжение, ток, сопротивление), что может быть импульсом, вызывающим срабатывание защитно - отключающего устройства. Принципиальная схема защитного отключения приведена на рис.7.

При появлении напряжения на корпусе электроустановки срабатывает электромагнитное реле, которое втягивает сердечник, освобождая шток выключателя. Последний под действием пружины отключает установку от сети. Требования к защитному отключению изложены в ГОСТ 12.4.155-85.

Рис. 7. Принципиальная схема защитно-отключающего устройства (реагирует на напряжение корпуса относительно земли):1 - корпус; 2- автоматический выключатель; КО- катушка отключающая; Н- реле напряжения максимальное; R₃- сопротивление защитного заземления; R_д - сопротивление вспомогательного заземления.

Защита от электромагнитных излучений и электрических полей обеспечивается выполнением требований ГОСТ 12.1.006-84,

ГОСТ 12.4.154-85.

Защита от статического электричества заключается в снятии с изолированных от земли металлических частей оборудования электрического напряжения, которое возникает вследствие статической электризации при технологических процессах, сопровождающихся трением (сматывание тканей, бумаги, пленки), размельчением твердых тел, пересыпанием сыпучих материалов, переливанием жидкостей-диэлектриков (бензина, керосина). Действие статического электричества на человека может ощущаться в виде слабого, умеренного или даже сильного укола, который сам по себе не представляет опасности, но может быть косвенной причиной несчастного случая вследствие рефлекторного движения человека в опасной зоне. Разряды статического электричества на землю или между частями оборудования могут быть причиной воспламенений и взрывов газо-, паро- и пылевоздушных смесей. Защита от статического электричества обеспечивается выполнением требований ГОСТ 12.1.018 - 93, ГОСТ 12.4.124 - 83. Одним из наиболее эффективных и простых методов защиты от статического электричества является заземление не менее чем в двух местах одного помещения имеющихся трубопроводов и аппаратов.

Защита от атмосферного электричества (молниезащита) - комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих под воздействием молнии. Для приема электрического разряда молнии и отвода ее токов в землю служат стержневые, тросовые и сетчатые молниеотводы. Молниезащиту должны иметь, например, здания аммиачных холодильных установок и их наружные конденсаторно-ресиверные устройства.

Электрозащитные средства (переносимые и перевозные) служат для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. Электрозащитные средства бывают изолирующие и ограждающие. Изолирующие электрозащитные средства подразделяются на основные и дополнительные. Основные изолирующие электрозащитные средства способны длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки, поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей. К таким средствам относятся: диэлектрические резиновые перчатки, инструменты с изолированными рукоятками и токоискатели - в электроустановках напряжением до 1000В; изолирующие штанги и токоизмерительные клещи, указатели высокого напряжения - в электроустановках напряжением выше 1000В. Дополнительные изолирующие электрозащитные средства обладают недостаточной

электрической прочностью и предназначены для усиления защитного действия основных изолирующих средств. К таким средствам относятся: диэлектрические галоши, боты, коврики и изолирующие подставки. Ограждающие электрозащитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей (временные переносные ограждения - щиты, клетки, изолирующие накладки и колпаки), для временного заземления отключенных токоведущих частей в целях устранения опасности поражения работающих током при случайном появлении напряжения (временное защитное заземление).

Применение и испытание электрозащитных средств регламентируются соответствующими правилами.

Электрозащитные средства проверяют перед каждым их применением и, кроме того, периодически подвергают испытанию переменным током частотой 50Гц: резиновые диэлектрические перчатки 1 раз в 6 месяцев, резиновые диэлектрические галоши 1раз в 12 месяцев, резиновые диэлектрические боты 1раз в 36 месяцев.

На электрозащитные средства, выдержавшие периодические электрические испытания, наносят специальный штамп. На электрозащитных средствах, не выдержавших испытания током или пришедших в негодность по другим причинам, этот штамп перечеркивается красной краской. Все электрозащитные средства из резины (перчатки, боты, галоши, коврики, дорожки) следует хранить в темном помещении при температуре 5...20С и влажности воздуха не более 70% .