4.1.10. Технические средства защиты человека от поражения током

Основными техническими средствами защиты человека от поражения электрическим током, используемыми отдельно или в сочетании друг с другом, являются (ПУЭ): защитное заземление, защитное зануление, защитное отключение, электрическое разделение сети, малое напря­жение, электрозащитные средства, уравнивание потенциалов, двойная изоляция, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с грунтом Земли металлических нетоковедущих элементов электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением. Область применения защитного заземления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СИН. При этом в помещениях без повышенной опасности защитное заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках - при напряжении выше 50 В переменного и выше 120 В постоянного тока.

Защитное заземление специально предназначено для обеспечения электробезопасности и позволяет уменьшить напряжение, приложенное к телу человека, до длительно допустимого значения. Защитному заземлению подлежат доступные для прикосновения человека металлические нетоковедущие элементы электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, например, из-за повреждения изоляции фазного проводника сети. Схема защитного заземления представлена на рис. 4.6.

Н

Рис. 4.6. Схема защитного заземления

В случае пробоя фазы на корпус ток замыкания определяется по формуле

в которой влиянием параллельного соединения R_з и R_h можно пренебречь (R_з||R_h << Z_из/3), т. к. R_з << Z_из. В результате ток замыкания на землю в СИН напряжением до 1000 В практически не превышает 5 А, а в большинстве случаев он во много раз меньше.

Для обеспечения приемлемой безопасности прикосновения к повреждённой электроустановке в СИН (замыкание фазы на корпус) необходимо обеспечить в любое время года достаточно малую величину сопротивления заземления.

Защитное заземление осуществляют с помощью заземляющего устройства, которое представляет собой совокупность заземлителей (естественные или искусственные) и заземляющих проводников.

Естественные заземлители – это непосредственно контактирующие с грунтом электропроводящие элементы коммуникаций, зданий и сооружений, используемые для целей заземления. К ним относятся, например, арматура железобетонных фундаментов, металлические водопроводные трубы, проложенные в земле, обсадные трубы скважин. Запрещается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, взрывоопасных или горючих газов и смесей. Согласно ПУЭ для заземления рекомендуется в первую очередь использовать естественные заземлители.

Искусственные заземлители – это специально предназначенные для устройства заземления стальные электроды (трубы, уголки), имеющие непосредственный контакт с грунтом. Их применяют, если естественные заземлители отсутствуют или их сопротивления растеканию тока не удовлетворяют требованиям.

Заземляющие проводники – это электрические проводники, соединяющие заземлители с заземляемыми элементами установок.

ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81* устанавливают, в частности, что в сетях с U_ф = 220 В сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом ( R_з ≤ 4 Ом ). Если мощность сетевого или автономного источника электроэнергии (трансформаторов, генераторов) не превышает 100 кВА, то R_з ≤ 10 Ом. Таким образом обеспечивают напряжение на корпусе аварийной производственной электроустановки, не превышающее 20 В, что считается допустимым.

Защитное зануление – это преднамеренное электрическое соединение нетоковедущих частей электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением, с глухозаземлённой нейтралью электрической сети с помощью нулевого защитного проводника (НЗП). Область применения защитного зануления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СЗН. При этом в помещениях без повышенной опасности защитное зануление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках - при напряжении выше 50 В переменного и выше 120 В постоянного тока.

Схема варианта защитного зануления в СЗН приведена на рис. 4.7, где Пр1 и Пр2 – плавкие предохранители линии питания и электроустановки. Нулевой защитный проводник необходимо отличать от нулевого рабочего проводника N. Нулевой рабочий проводник при необходимости может быть использован для питания электроустановок. В реальной сети он может быть совмещён с НЗП, за исключением случая питания переносных электроприёмников, если он соответствует дополнительным требованиям, предъявляемым к НЗП. Должна быть обеспечена гарантированная непрерывность НЗП на всём протяжении от зануляемого элемента до нейтрали источника питания. Это обеспечивается отсутствием элементов защиты (плавких предохранителей и автоматических выключателей), а также разного рода разъединителей. Все соединения НЗП должны быть выполнены на основе сварки или быть резьбовыми. Полная проводимость НЗП должна составлять не менее 50 % от проводимости фазного проводника.

Рис. 4.7. Схема защитного зануления

Таким образом, при защитном занулении безопасность человека, касающегося корпуса повреждённой установки, обеспечивается за счёт уменьшения времени воздействия опасного напряжения, действующего до момента срабатывания элемента защиты.

В СЗН с защитным занулением нельзя заземлять корпус установки, не присоединив его прежде к НЗП.

Защитное автоматическое отключение питания - это автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное автоматическое отключение питания используется как дополнительная защита в электроустановках напряжением до 1000 В при наличии других мер защиты в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и реализуется с помощью устройства защитного отключения (УЗО).

У ЗО может быть использовано в сетях с любым режимом нейтрали. Принцип защиты с помощью УЗО заключается в отключении питания электроустановки при возникновении опасности поражения человека током. Эффективность УЗО определяется его быстродействием, которое должно соответствовать требованиям ПУЭ. Все УЗО строятся по одному функциональному принципу (рис. 4.8).

Д

Рис. 4.8. Функциональная схема УЗО

Практическое разнообразие УЗО определяется используемыми входными сигналами и выбранными конструктивными элементами.

Электрическое разделение сети. Реальные электрические сети могут иметь глухозаземлённую нейтраль, быть протяжёнными и разветвлёнными, что резко увеличивает опасность однофазного прикосновения человека. На рис. 4.9 показан пример разветвлённой однофазной сети с подключенными электроустановками, содержащей N ответвлений с соответствующими сопротивлениями изоляции. Результирующее сопротивление изоляции Z_из сети определяется как результат параллельного соединения сопротивлений изоляции N отдельных участков и сопротивлений изоляции Z_ЭУ электроустановок. Оно может оказаться недостаточным для обеспечения безопасности при однофазном прикосновении и может составлять, например, десятки кОм.

С целью повышения безопасности в таких случаях применяют электрическое разделение сети на ряд участков с помощью специальных разделительных трансформаторов РТ (рис. 4.10). Участок сети, подключенный ко вторичной обмотке РТ, имеет малую протяжённость и разветвлённость. Поэтому легко обеспечивается большое сопротивление изоляции проводников питания относительно земли. Разделительные транс­форматоры могут входить в состав, например, блоков питания (преобразователей напряжения) радиоэлектронных устройств. Следует иметь в виду, что выводы вторичной обмотки РТ должны быть изолированы от земли.

Рис. 4.9. Разветвлённая однофазная сеть

П

Рис. 4.10. Электрическое разделение сети

Малым называется напряжение не более 50 В переменного и не более 120 В постоянного тока, применяемое в целях уменьшения опас­ности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 12 В, т. к. при таких напряжениях сопротивление тела человека обычно не менее 6 кОм и, следовательно, ток, проходящий через тело человека, не превысит 2 мА. Такой ток можно считать условно безопасным. В производственных условиях для повышения безопасности эксплуатации переносных электроустановок применяются напряжения 36 В (в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В (в особо опасных помещениях). Однако в любом случае малые напряжения являются лишь относительно безопасными, т.к. в худшем случае ток через тело человека может превысить значение порогового неотпускающего.

Источниками малого напряжения являются разделительные трансформаторы. Получение малых напряжений с помощью автотрансформаторов не допускается, т. к. токоведущие элементы сети малого напряжения в этом случае гальванически связаны с основной электрической сетью.

Широкому распространению малых напряжений переменного тока мешает трудность осуществления протяжённой сети малого напряжения из-за больших энергетических потерь и наличие понижающего трансформатора. Поэтому область их применения ограничивается в основном ручным электрифицированным инструментом, переносными лампами, светильниками местного освещения в помещениях как с повышенной опасностью, так и особо опасных.

Электрозащитные средства - это средства индивидуальной защиты, служащие для защиты людей от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.

По своему назначению средства защиты условно разделяют на изолирующие, ограждающие и предохранительные.

Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением, и от земли. Различают основные и дополнительные изолирующие средства. Основные изолирующие средства имеют изоляцию, способную длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и, следовательно, с их помощью можно касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Основными изолирующими средствами для электроустановок напряжением до 1000 В служат изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, указатели напряжения. Дополнительные изолирующие средства применяют для обеспечения большей электробезопасности лишь в комплекте с основными средствами для обеспечения большей безопасности. К дополнительным изолирующим средствам относятся, например, диэлектрические боты и галоши, изолирующие подставки и коврики. Все изолирующие средства должны подвергаться испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации, о чём на них делается соответствующая отметка.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, находящихся под напряжением (изолирующие накладки, щиты, барьеры), а также для предотвращения появления опасного напряжения на отключенных токоведущих частях (переносные заземляющие устройства).

Предохранительные защитные средства служат для защиты персонала от факторов, сопутствующих его работе с электроустановками. К ним относятся средства защиты от падения с высоты (предохранительные пояса), при подъёме на высоту (монтёрские когти, лестницы), от световых, тепловых, механических, химических воздействий (защитные очки, щитки, рукавицы) и электромагнитных полей (экранирующие каски, костюмы).

Уравнивание потенциалов применяют в помещениях, имеющих заземлённые или занулённые электроустановки для повышения уровня безопасности. При этом к сети заземления или зануления подключают металлические трубы коммуникаций, входящих в здание (горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.), металлические части каркаса здания, централизованных систем вентиляции, металлические оболочки телекоммуникационных кабелей, все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования.

Двойная изоляция представляет собой совокупность рабочей и защитной (дополнительной) изоляции, при которой доступные прикосновению металлические части электроустановки не приобретают опасного напряжения при повреждении только рабочей или только защитной изоляции. Согласно требованиям ГОСТ 12.2.006-87 двойную изоляцию обязательно должны иметь устройства бытового или аналогичного общего применения. Установки с двойной изоляцией не следует заземлять или занулять, поэтому они не имеют соответствующих присоединительных элементов. В качестве дополнительной изоляции используют пластмассовые корпуса, ручки, втулки. Если устройство с двойной изоляцией имеет металлический корпус, он должен быть изолирован от конструктивных частей установки, которые могут оказаться под напряжением (шасси, оси регуляторов, статоры электродвигателей) изолирующими элементами.

Предупредительная сигнализация служит для выдачи сигнала опасности при приближении к частям, находящимся под высоким напряжением.

Блокировки предотвращают доступ к неотключенным токоведущим частям электроустановки, например, при ремонте. Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи контактами, размыкающимися при открывании аппаратурной дверцы, или не позволяют её открыть, если не снято высокое напряжение с токоведущих частей. Механические блокировки имеют конструктивные элементы, не позволяющие включить аппарат при открытой крышке или открыть аппарат, когда он включен.

Знаки и плакаты безопасности предназначены для привлечения внимания работающих к опасности поражения током, предписания, разрешения определённых действий и указаний с целью обеспечения безопасности. Они бывают запрещающими, предупреждающими, предписывающими и указательными.