Классификация электроустановок, электрических сетей и помещений по степени опасности поражения человека электрическим током

 

Электроустановки и электрические сети могут быть:

- напряжением выше 1000 В с глухозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю, например, сети 110 кВ и выше);

- напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю, например, сети 6-35 кВ);

- напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью (например, 220/380 В);

- напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью (применяются ограниченно).

-

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостной ток в сети; трансформатор напряжения; или другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Состояние окружающей среды, а также окружающая обстановка могут увеличить или уменьшить опасность поражения током. Влага, пыль, агрессивные пары и газы, высокая температура разрушающе действуют на изоляцию электроустановок, резко снижая ее сопротивление и создавая опасность перехода напряжения на нетоковедущие металлические части оборудования, к которым может прикасаться человек. Воздействие тока на человека усугубляется также наличием токопроводящих полов, производственного оборудования, водопроводов, газопроводов и т.п.

Электрооборудование, а также защитные мероприятия и их объем нужно выбирать в зависимости от реальной степени опасности, определяемой условиями и характером окружающей среды, где предполагается эксплуатировать это оборудование.

Согласно правилам устройств электроустановок (ПУЭ) помещения по характеру окружающей среды подразделяются на: нормальные, сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные и с химически активной или органической средой.

Нормальными называются сухие помещения, в которых отсутствуют признаки, свойственные помещениям жарким, пыльным и с химически активной или органической средой.

К сухим относятся помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60%.

Влажными считаются помещения, в которых пары или конденсирующаяся влага выделяются не постоянно и в небольших количествах, а относительная влажность воздуха составляет 60-75%.

Сырыми являются помещения, относительная влажность воздуха которых длительное время превышает 75%.

Особо сырыми называются помещения, относительная влажность в которых близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).

К жарким относятся помещения, температура в которых под воздействием различных тепловых излучений превышает постоянно или периодически (более суток) +30С.

Пыльными считаются помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.д. Пыльные помещения подразделяются на помещения с токопроводящей и с нетокопроводящей пылью.

В помещениях с химически активной или органической средой постоянно или в течение длительного времени выделяются агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающе действующие на изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

По степени опасности поражения людей электрическим током все помещения подразделяются на три категории: без повышенной опасности; с повышенной опасностью; помещения особо опасные.

В помещениях без повышенной опасности отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. К ним относятся жилые и конторские помещения, участки ручных брошюровочно-переплетных процессов, контроля, корректорские и т.п.

Для помещений с повышенной опасностью характерно наличие одного из следующих условий: сырость или токопроводящая пыль; токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.); высокая

температура (жаркие помещения); возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.д. - с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из условий, создающих особую опасность: особой сырости; химически активной или органической среды, а также одновременного наличия двух или более условий повышенной опасности (гальванические, травильные и другие подобные отделения).

Поскольку рабочее напряжение электроустановки влияет на исход случайного прикосновения к токоведущим частям, то напряжение согласно ПУЭ должно соответствовать назначению электрооборудования и характеру окружающей среды. Так, для питания электроприводов производственных машин и станков допускается напряжение 220, 380 и 660 В. Для стационарных осветительных установок - до 220 В; для ручных светильников и электрифицированного ручного инструмента, в особо опасных помещениях - до 12 В, а в помещениях с повышенной опасностью - до 36 В.

Технические меры электробезопасности при эксплуатации электроустановок. Электробезопасность обеспечивается: конструкцией электроустановок; техническими способами и средствами защиты; организационными и техническими мероприятиями.

В соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 технические способы и средства защиты устанавливаются с учетом:

- номинального напряжения, рода и частоты тока электроустановки;

- способа электроснабжения (от стационарной сети, автономного источника);

- режима нейтрали (средней точки) источника питания электроэнергией (изолированная, заземленная);

- вида исполнения электроустановки (стационарная, передвижная, переносная);

- условий внешней среды (помещения особо опасные, повышенной

опасности, без повышенной опасности, на открытом воздухе);

- возможности снятия напряжения с токоведущих частей, на которых или вблизи которых предполагается работа;

- характера возможного прикосновения человека к элементам цепи тока (однофазное, двухфазное, прикосновение к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением);

- возможности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояние меньше допустимого или попадания в зону растекания тока;

- вида работ (монтаж, наладка, испытание, эксплуатация электроустановок в зоне их расположения, в том числе в зоне воздушных линий электропередачи).

В целях обеспечения электробезопасности используют следующие технические способы и средства (часто в сочетании одного с другим): защитное заземление; зануление; защитное отключение; выравнивание потенциалов; малое напряжение; электрическое разделение сети; изоляцию токоведущих частей; оградительные устройства; предупредительную сигнализацию, блокировку, знаки безопасности; электрозащитные средства, предохранительные приспособления и др.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции (ГОСТ 12.1.009-76). Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Согласно ГОСТ 12.1.030-81 защитному заземлению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность. Защитное заземление следует выполнять: при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока - во всех случаях;

при номинальном напряжении 42-380 В переменного тока и 110-440 В постоянного тока при работе в условиях с повышенной опасностью и особо опасных.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения током в случае появления напряжения на металлических нетоковедущих частях электрооборудования (например, вследствие замыкания на корпус при повреждении изоляции). Защита человека обеспечивается за счет снижения до безопасных значений напряжений прикосновения и шага.

Если корпус оборудования не заземлен и произошло замыкание на него одной из фаз, то прикосновение человека к такому корпусу равнозначно прикосновению к фазе. Задача заключается в том, чтобы создать между корпусом защищаемого оборудования и землей электрическое соединение с достаточно малым сопротивлением для того, чтобы в случае замыкания на корпус этого оборудования прикосновение к нему человека не могло вызвать прохождение через его тело тока опасной величины. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек до значения, близкого к потенциалу заземленного оборудования.

Сопротивление заземляющего устройства в электроустановках напряжением до 1000 В, работающих с изолированными нейтралями, не должно превышать 4 Ом.

При мощности источников, питающих сеть до 100 кВА сопротивление заземления может быть в пределах 10 Ом.

Заземляющим устройством называется совокупность конструктивно объединенных заземляющих проводников и заземлителя (рис.5). Заземлители бывают естественными и искусственными.

 

Рис. 5. Принципиальные схемы защитного заземления:

а - в сети с изолированной нейтралью до 1000 в и выше;

б - в сети с заземленной нейтралью; 1 - заземленное оборудование;

2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего

заземления; - сопротивление соответственного защитного

и рабочего заземления; - ток замыкания на землю

В качестве естественных заземлителей используют электропроводящие части строительных и производственных конструкций и коммуникаций.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные, вертикально заложенные в землю трубы (диаметр 30-60 мм, длина 200-300 см, толщина стенок не менее 3-5 мм); стальные уголки (размеры 6060 мм, длина 250-300 см); стальные прутки (диаметр 10-12 мм, длина до 10 м) или полосы. Толщина полос должна быть не менее 4 мм, а сечение - не менее 48.

В качестве заземляющих проводников используют стальные полосы и сталь круглого сечения. Заземляющие проводники соединяют с заземлителями и между собой сваркой, а с корпусами заземляемого оборудования - сваркой или болтами. Заземляемые объекты присоединяют к магистрали заземления параллельно. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное подключение нескольких заземляемых корпусов оборудования к магистрали заземления запрещено.

Сопротивление заземлителей растеканию тока определяется их формой и размерами, а также удельным сопротивлением грунта, зависящим от его вида и влажности. Например, при влажности грунта 10-20% удельное сопротивление () составит: для песка - 700, супеска 300, суглинка 100, глины - 40 и чернозема - 20.

На практике для приближенного расчета сопротивления заземлителя (электродов) растеканию тока можно пользоваться упрощенными формулами: для труб RT=0,9 p/l для полосы Rп = 2,1 p/l, где l - длина электродов (заземлителей), м.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей (корпуса электрооборудования, кабельные конструкции и др.), которые могут оказаться под напряжением.

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока (генератора или трансформатора) или ее эквивалентом. Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью.

При занулении, в случае замыкания сети на корпус электрооборудования, возникает однофазное короткое замыкание, т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами. Вследствие этого установка отключается автоматически защитным аппаратом максимальной токовой защиты (перегорают плавкие предохранители или срабатывают автоматические выключатели). Так обеспечивается защита людей от поражения электрическим током.

Для быстрого перегорания плавкой вставки предохранителя или отключения автомата необходимо, чтобы ток короткого замыкания, превышал в 1,5 раза ток отключения автомата, или в 3 раза - номинальный ток плавкой вставки.

Таким образом, при занулении исключительно большое значение имеет

правильный выбор предохранителей или автоматов в соответствии с величиной тока короткого замыкания петли фаза-нуль. При неправильном выборе плавкой вставки или автомата, когда или плавкая вставка предохранителя может не перегореть или не отключится автомат.

Нулевой провод обычно заземляется непосредственно у трансформатора или генератора (основное рабочее заземление) и повторно в местах разветвления, в конечном пункте сети, а также на воздушной линии через каждые 2-3 км. Сопротивление рабочего заземления нулевого провода должно быть не больше 4 Ом.

В сетях с глухозаземленной нейтралью недопустимо выполнять защитное заземление отдельных корпусов электрооборудования без присоединения их к нулевому проводу. В этом случае при замыкании фазы на заземленный корпус образуется однофазная цепь через два последовательно включенных сопротивления Rо и Rз. Например, если их значения в соответствии с нормами Rо=Rз=4 Ом, то при напряжении трехфазной четырехпроводной сети 220/380 В ток замыкания составит

 

Lк = Uф/ Rо+ Rз= 220/4+4= 27,5 А

 

Если в цепи питания данного электроприемника установлена защита из расчета номинального тока = 40 А, то отключения не произойдет и корпус длительное время будет находиться под напряжением относительно земли (), что недопустимо. Под таким же напряжением относительно земли окажутся корпуса всего остального оборудования, это чрезвычайно опасно.

К частям, подлежащим заземлению и занулению, относятся: корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников; металлические оболочки проводов, стальные трубы электропроводки; каркасы распределительных щитов и др.

Защитное отключение - это быстродействующая защита,

обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки (не более чем за 0,2 с) при возникновении в ней повреждения, в том числе при пробое изоляции на корпус оборудования.

Выравнивание потенциалов - метод снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Выравнивание потенциалов достигается путем устройства контурных заземлений. Вертикальные заземлители в контурном заземлении располагают как по контуру, так и внутри защищаемой зоны, и соединяют стальными полосами. При замыкании токоведущих частей установки на корпус, соединенный с таким контурным заземлением, участки земли внутри контура приобретают высокий потенциал, близкий к потенциалу заземлителей. Тем самым максимальные напряжения прикосновения и шага снижаются до допустимых значений.

ёВнутри помещений выравнивание потенциалов происходит через металлические конструкции, кабели, трубопроводы и подобные им проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Малое напряжение - номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током.

К малым напряжениям прибегают в случаях питания электроинструментов, переносных светильников и местного освещения на производственном оборудовании в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. Однако малое напряжение нельзя считать абсолютно безопасным для человека. Поэтому наряду с малым напряжением используют и другие меры защиты.

Электрическое разделение сети - разделение сети на отдельные, электрически не связанные между собой, участки с помощью разделяющего

трансформатора. Если сильно разветвленную электрическую сеть, имеющую

большую емкость и малое сопротивление изоляции, разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, то они будут обладать незначительной емкостью и высоким сопротивлением изоляции. Опасность поражения током при этом резко снижается.

Изоляция в электроустановках служит для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям. Различают рабочую, дополнительную, двойную и усиленную электрическую изоляцию.

Рабочей называется изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током.

Дополнительной является изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.

Двойная изоляция состоит из рабочей и дополнительной изоляции. Она достигается путем изготовления корпусов и рукояток электрооборудования из изолирующего материала (например, электрическая дрель с корпусом из пластмассы).

Усиленная изоляция представляет собой улучшенную рабочую изоляцию, обеспечивающую такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.

Оградительные устройства используются для предотвращения прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям.

Блокировки широко применяются в электроустановках. Они бывают механическими, электрическими, электромагнитными и др. Блокировки обеспечивают снятие напряжения с токоведущих частей при попытке проникнуть к ним при открывании ограждения без снятия напряжения.

Оградительные устройства и блокировки обычно сочетают с предупредительной сигнализацией (световой и звуковой). В ряде случаев токоведущие части располагают на недоступной высоте или в недоступном

месте.

Организационные меры по безопасной эксплуатации электроустановок.К работе на электроустановках допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж и обучение безопасным методам труда и не имеющие медицинских противопоказаний. Проверка знаний правил безопасности осуществляется в соответствии с занимаемой должностью с присвоением соответствующей квалификационной группы. Существует пять квалификационных групп по технике безопасности. Чем выше квалификационная группа, тем большие требования предъявляются к работнику, его теоретической и практической подготовке.

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работы на действующих электроустановках, являются: назначение лиц, ответственных за организацию и производство работ; оформление наряда или распоряжения на производство работ; осуществление допуска к проведению работ; организация надзора за проведением работ; оформление окончания работы, перерывов в работе, переводов на другие рабочие места.

Работы на действующих электроустановках в соответствии с принятыми мерами безопасности подразделяются на четыре категории.

1. Выполняемые при полном снятии напряжения;

2. При частичном снятии напряжения.

3. Без снятия напряжения вблизи токоведущих частей и на токоведущих частях, находящихся под напряжением.

4. Без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением.

В целях безопасности обслуживающего персонала при работе на действующих электроустановках должны выполняться следующие технические и организационные мероприятия.

При проведении работ со снятием напряжения на действующих электроустановках или вблизи них:

- отключение установки (части установки) от источника питания электроэнергией;

- механическое запирание приводов отключенных коммутационных аппаратов, снятие предохранителей, отсоединение концов питающих линий; и другие мероприятия, обеспечивающие невозможность ошибочной подачи напряжения;

- установка знаков безопасности и ограждение остающихся под напряжением токоведущих частей, к которым в процессе работы можно прикоснуться или приблизиться на недопустимое расстояние;

- наложение заземлений (включение заземляющих ножей или наложение переносных заземлений); ограждение рабочего места и установка знаков безопасности.

При проведении работ на токоведущих частях, находящихся под напряжением, и вблизи них: выполнение работ по наряду не менее чем двумя лицами с применением электрозащитных средств, под непрерывным надзором, с обеспечением безопасного расположения работающих и используемых в работе механизмов и приспособлений.

Согласно Правилам технической эксплуатации электроустановок (ПТЭ) и Правилам техники безопасности электроустановок потребителей (ПТБ) на предприятии необходимо проводить систематический контроль изоляции электрических сетей и электроустановок, а также периодическую проверку заземляющих устройств и периодические испытания электромеханических защитных средств.

Сопротивление изоляции электропроводок, электрических машин и аппаратов измеряют не реже одного раза в год, а оборудования, находящегося в сырых помещениях и в помещениях с химически активной средой, - не реже двух раз в год

Электрозащитными средствами называют переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от

поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля (ГОСТ 12.1.009-76).

Электрозащитные средства дополняют такие защитные устройства электроустановок, как ограждения, блокировки, защитное заземление, зануление, отключение и др. Необходимость применения электрозащитных средств вызвана тем, что при эксплуатации электроустановок иногда возникают условия, когда защитные устройства самих электроустановок не гарантируют безопасность человека.

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

Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением, и (или) от земли, если человек одновременно касается земли или заземленных частей электроустановок и токоведущих или металлических частей, оказавшихся под напряжением.

Существуют основные и дополнительные изолирующие средства.

Основные изолирующие средства имеют изоляцию, надежно выдерживающую рабочее напряжение электроустановки, поэтому с их помощью человек может касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением.

К основным средствам, применяемым при обслуживании электроустановок напряжением до 1000 В, относятся диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, инструменты с изолирующими ручками, токоизмерительные клещи и указатели напряжения; в электроустановках свыше 1000 В - оперативные и измерительные штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, указатели напряжения, изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ.

Изолирующие штанги применяются для непосредственного управления разъединителями, не имеющими механического привода, для наложения

переносного заземления на токоведущие части, при работах как под напряжением, так и в местах, где оно может появиться.

Изолирующие клещи применяют для вставки и снятия предохранителей, надевания резиновых изолирующих колпаков и других аналогичных работ.

Дополнительные изолирующие средства не обладают достаточной степенью защиты, и предназначены только для использования совместно с основными средствами. К ним относятся: при работах с напряжением до 1000 В - диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки; при работах с напряжением свыше 1000 В - диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки.

Для проверки диэлектрических свойств все изолирующие средства защиты должны подвергаться электрическим испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации.

Ограждающие средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей (переносные ограждения), а также для заземления отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности при случайном появлении напряжения (временные заземления).

Вспомогательные средства служат для индивидуальной защиты работающего от тепловых, световых и механических воздействий, а также для предотвращения случайного падения с высоты. К ним относятся защитные очки, рукавицы, предохранительные пояса, страхующие канаты, «когти» и т.п.