Электробезопасность на производстве обеспечивается соответствующей конструкцией электроустановок; применение технических способов и средств защиты; организационными и техническими мероприятиями.
Конструкция электроустановок должна соответствовать условиям их эксплуатации и обеспечивать защиту персонала от соприкосновения с токоведущими и движущимися частями, а оборудования – от попадания внутрь посторонних твердых тел и воды.
Основными техническими способами и средствами защиты от поражения электрическим током, используемыми отдельно или в сочетании друг с другом, являются: защитное заземление; зануление; выравнивание потенциалов; малое напряжение; электрическое разделение сетей; защитное отключение; изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная); компенсация токов замыкания на землю; оградительные устройства; предупредительная сигнализация; блокировка; знаки безопасности; изолирующие защитные и предохранительные приспособления.
Наиболее распространенными техническими средствами защиты являются защитное заземление и зануление.
Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказываться под напряжением. Защитному заземлению или занулению подлежат металлические части электроустановок, допустимые для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность. Защитное заземление или зануление выполняют: во всех случаях при переменном номинальном напряжении 380 В и выше и постоянном напряжении 440 В и выше; в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках при номинальном переменном напряжении от 42 до 380 В и постоянном - 110-440 В. Таким образом, электроустановки напряжением до 42 В переменного и до 110 В постоянного тока не требуют защитного заземления и зануления, за исключением некоторых случаев, специально оговоренных ПУЭ.
Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и сетях напряжением выше 1000 В с любым режимом нейтрали (см. рис.11.3 а, б).
Рис. 11.3. Однофазное (однополюсное) прикосновение к токоведущим частям: а) в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше; б) в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В (1 - заземляемое оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления (заземления нейтрали источника тока).
Заземляющее устройство состоит из заземлителя (одного или нескольких металлических элементов, погруженных на определенную глубину в грунт) и заземляющих проводников, соединяющих заземляемое оборудование с заземлителем. В зависимости от расположения заземлителей относительно заземляемого оборудования заземляющие устройства делятся на выносные и контурные. Заземлители выносимого заземляющего устройства располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования. В контурном заземляющем устройстве заземлители располагаются по контуру вокруг заземляемого оборудования на небольшом расстоянии друг от друга (несколько метров) и обеспечивает лучшую степень защиты.
Заземлители бывают естественными и искусственными. Естественными заземлителями могут быть находящиеся в земле электропроводящие (металлические и железобетонные) части коммуникаций и других сооружений.
Чтобы защитить человека от поражения электрическим током, защитное заземление должно удовлетворять ряду требований. Эти требования зависят от напряжения электроустановок и мощности источника питания.
В электроустановках переменного тока напряжением до 1000 В с сети с изолированной нейтралью или изолированным выводом источника однофазного тока сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4-х Ом. Если мощность источника питания (трансформаторов, генераторов) составляет менее 100 кВА, то сопротивление заземляющего устройства может достигать 10 Ом, но не более.
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Зануление является сейчас основным средством обеспечения электробезопасности. Зануление применяется в трехфазной сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Обычно это сети 380/220, 660/380 В. В таких сетях нейтраль источника тока (генератора или трансформатора) присоединена к заземлителю с помощью заземляющего проводника. Этот заземлитель располагается вблизи источника питания или (в отдельных случаях) около стены здания, в котором он находится.
В сети с занулением нужно различать нулевой защитный проводник (НЗ) и нулевой рабочий проводник (НР). Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с заземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом. Нулевой рабочий проводник используют для питания током электроприемников и тоже соединяют с заземленной нейтралью трансформатора или генератора (см. рис.11.4).
Защита человека от поражения электрическим током в сетях с занулением осуществляется тем, что при замыкании одной из фаз на зануленный корпус в цепи этой фазы возникает ток короткого замыкания, который воздействует на токовую защиту (плавкий предохранитель, автомат), в результате чего происходит отключение аварийного участка от цепи. Кроме того, еще до срабатывания защиты ток короткого замыкания вызывает перераспределение напряжений в сети, приводящее к снижению напряжения корпуса относительно земли. Таким образом, зануление уменьшает напряжение прикосновения и ограничивает время, в течение которого человек, прикоснувшийся к корпусу, может попасть под действие напряжения.
Рис. 11.4. Принципиальная схема зануления в трехфазной сети с нулевым рабочим (НР) и нулевым защитным (НЗ) проводниками: 1-корпус однофазного приемника тока; 2 - корпус трехфазного приемника тока; 3 - плавкий предохранитель; Iк- ток однофазного короткого замыкания; Ф- фазный провод; Uф- фазное напряжение
Для того чтобы обеспечить быстрое (в течение нескольких секунд) отключение аварийного участка, ток короткого замыкания должен быть достаточно большим. Согласно требованиям ПУЭ ток короткого замыкания должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя автоматического выключателя. При применении автоматических выключателей, имеющих только электромагнитный расцепитель (отсечку), ток короткого замыкания должен превышать значение тока у вставки мгновенного срабатывания в 1,25-1,4 раза в зависимости от номинального тока.
У однофазных электроприемников (светильников, ручного электроинструмента и др.), которые включаются между фазными и нулевым рабочим проводами, зануление корпусов надлежит выполнять с помощью отдельного (третьего) проводника, который должен соединять корпус электроприемника с нулевым защитным проводом (см. рис.5). В таких случаях присоединять корпуса электроприемников для обеспечения электробезопасности к нулевому рабочему проводу нельзя, так как при его разрыве (перегорании предохранителя) все подсоединенные к нему корпуса окажутся под фазным напряжением относительно земли.
В сети с занулением нельзя применять заземление отдельных электроприемников, не присоединив их прежде к нулевому защитному проводнику. В противном случае при замыкании фазы на заземленный, но не присоединенный к нулевому защитному проводу корпус образуется цепь тока через заземление этого корпуса и заземление нейтрали источника тока. Такой случай представляет опасность, так как средства защиты не смогут отключить такой электроприемник из-за малого значения тока и поэтому опасное напряжение на всех корпусах может сохраняться длительное время, пока заземленный приемник не будет отключен вручную.
Рис. 11.5. Зануление однофазного электроприемника, включенного между фазным и нулевым рабочим проводами: а) правильно; б) неправильно.
Важно отметить, что если зануленный корпус одновременно заземлен, то это только улучшает условия безопасности, так как обеспечивает дополнительное заземление нулевого защитного провода.
Защитным отключением называется быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.
Принцип защиты человека в этом случае заключается в ограничении времени протекания через тело человека опасного тока. Устройство защитного отключения (УЗО) постоянно контролирует сеть и при изменении ее параметров, вызванном подключением человека в сеть, отключает сеть или ее участок. Все УЗО состоят из датчика, преобразователя и исполнительного органа. Существует УЗО, реагирующие на ток нулевой последовательности (на не симметрию фазных токов утечки); на напряжение нулевой последовательности (на не симметрию напряжений фаз относительно земли); на токи и напряжения оперативных источников питания; на напряжение корпуса электроустановки относительно земли (см. рис.11.6).
Организационные и технические мероприятия по обеспечению электробезопасности заключается в основном в соответствующем обучении, инструктаже и допуске к работе с электроустановками лиц, прошедших медицинское освидетельствование; выполнении ряда технических мер при проведении работ с отключением напряжения в действующих электроустановках или вблизи них (запирание проводов, снятие предохранителей, отсоединение концов питающих линий; установка ограждений и знаков безопасности; наложение заземлений и т. п.); соблюдении особых требований при работах на токоведущих частях, находящихся под напряжением, или вблизи них (выполнение работ по наряду не менее чем двумя лицами, организация надзора за проведением работ, применение электрозащитных средств и т. п.).
Рис. 11.6. Принципиальная схема устройств защитного отключения (УЗО), реагирующего на напряжение корпуса относительно земли: 1-корпус; 2-автоматический выключатель; КО – отключающая катушка; H – реле напряжения максимальное; R3 – сопротивление защитного заземления; Rв – сопротивление вспомогательного заземления
11.5. Электрозащитные средства и предохранительные
