Средства защиты от поражения эл. током

 

в качестве средств и методов защиты от поражения электрическим током применяют:

1) изоляцию токоведущих частей (нанесение на них диэлектри­ческого материала — пластмасс, резины, лаков, красок, эмалей и т.п.);

2) двойную изоляцию — на случай повреждения рабочей;

3) воздушные линии, кабели в земле и т.п.;

4) ограждение электроустановок;

5) блокировочные устройства, автоматически отключающие на­пряжение электроустановок, при снятии с них защитных кожухов и ограждений;

6) малое напряжение (не более 42 В) для освещения в условиях повышенной опасности;

7) изоляцию рабочего места (пола, настила);

8) заземление или зануление корпусов электроустановок, кото­рые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляций;

9) выравнивание электрических потенциалов;

10) автоматическое отключение электроустановок;

11) предупреждающую сигнализацию (звуковую, световую) при появлении напряжения на корпусе установки, надписи, плакаты, знаки;

12) средства индивидуальной защиты и др.

Применение малых напряжений (до 42В). Наибольшая сте­пень безопасности достигается при напряжениях до 10 В, когда ток, как правило, не превышает 1...1,5мА. Очень малые напряжения применяют в шахтерских лампах (2,5 В) и некоторых бытовых прибо­рах (карманные фонари, игрушки и т.п.). Применение малых напря­жений 12, 36 и 42 В ограничивается ручным электрифицированным инструментом, ручными переносными лампами и лампами местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных.

Электрическое разделение сетей. Если единую, сильно раз­ветвленную сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напря­жения, которые будут обладать небольшой емкостью и высоким со­противлением изоляции, то опасность поражения резко снижается.

Обычно электрическое разделение сетей осуществляется путем подключения отдельных электроустановок через разделительные трансформаторы. Защитное разделение сетей применяется в электро­установках напряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной степенью опасности, например в передвижных установ­ках, ручном электрифицированном инструменте и т.п.

Электрическая изоляция. В электроустановках применяют ра­бочую, дополнительную, двойную и усиленную изоляции. При вводе в эксплуатацию новых или прошедших ремонт электроустановок проводят­ся приемосдаточные испытания с контролем сопротивления изоляции.

Защита от прикосновения к токоведущим частям установок. В электроустановках напряжением до 1000 В применение изолирован­ных проводов уже обеспечивает достаточную защиту от напряжения при прикосновении. При напряжениях свыше 1000 В опасно даже приближение к токоведущим частям. Для исключения опасности при­косновения к токоведущим частям необходимо обеспечить их недос­тупность посредством ограждения и расположения токоведущих час­тей на недоступной высоте или в недоступном месте.

Защитное заземление. Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей металлических не-токоведущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением. Принципиальные схемы защитного заземления для сетей с изолированной и заземленной нейтралями представлены на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальные схемы защитного заземления:

а — в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше;

б — в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В;

1 — заземленное оборудование;

2 — заземлитель защитного заземления;

3 — заземлитель рабочего заземления; R₃, R₀, Rф, — сопротивления

соответственно защитного, рабочего заземлений, изоляции фаз; 1₃ — ток замыкания на землю

 

Принцип действия защитного заземления — снижение напря­жения прикосновения при замыкании на корпус за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основа­ния, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленной установки.

Заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопро­тивления заземления. В сетях с глухозаземленной нейтралью напря­жением до 1000 В заземление неэффективно, так как ток замыкания на землю зависит от сопротивления заземления и при его уменьше­нии ток возрастает.

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.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя — металлических проводников, находящихся в непосредственном сопри­косновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземленные части электроустановки с заземлителем. Заземляющие устройства бывают двух типов: выносные, или сосредоточенные, и контурные или распределенные.

 

Распределение

потенциала

 

Рис. 5. Схема выносного заземления.

Выносное заземляющее устройство (рис. 5) характеризуется тем, что за­землитель вынесен за пределы площадки, на которой установлено заземляемое оборудование, или со­средоточен на некоторой части этой площадки. При работе выносного заземления потенциал основания, на котором находится человек, ра­вен или близок к нулю (в зависимости от удаленности человека от за­землителя).

Защита человека осуществляется за счет малого электрического сопротивления заземления, так как в соответствии с законом Ома больший ток будет протекать по той ветви разветвленной цепи, которая имеет меньшее электрическое сопротивление. Такой тип заземляю­щего устройства в ряде случаев лишь уменьшает опасность или тя­жесть поражения электрическим током. Его достоинством является возможность выбора места размещения заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырого, глинистого, в низинах и т.п.).

Выносное заземляющее устройство применяют только при малых значени­ях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000 В.

В контурном заземляющем устройстве одиночные заземлители размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют на всей площадке (зоне обслуживания оборудования) равномерно.

Безопасность при контурном заземлении обеспечивается вы­равниванием потенциала основания и его повышением до значений, близких к потенциалу корпуса оборудования. В результате обеспечи­вается высокая степень защиты от прикосновения к корпусу оборудо­вания, оказавшегося под напряжением, и от шагового напряжения.

На рис. 6 представлена схема контурного заземления (кри­вые показывают распределение электрического потенциала внутри и за пределами контура).

Как видно из показанных кривых, за пределами контура по­тенциал основания быстро снижается с увеличением расстояния, что может явиться причиной появления больших значений шагового на­пряжения в этих зонах. Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура вдоль проходов и проездов, в грунт закладывают специальные шины.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит есте­ственным путем через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и другие проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Контурное заземление применяют при высокой степени электроопасности и при напряжениях свыше 1000 В.

 

 

Рис. 6. Контурное заземление:

а — разрез по вертикали;

б — вид в плане;

в — распределение потенциалов;

1₃ — ток замыкания на землю;

R₃ — сопротивление защитного заземления;

U_Ш — шаговое напряжение;

U_np — напряжение прикосновения

 

Выполнение заземляющих устройств. Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземле­ния, и естественные — находящиеся в земле предметы, используемые для других целей.

В качестве искусственных заземлителей применяют одиноч­ные и соединенные в группы металлические электроды, забитые вер­тикально (стальные трубы, уголки, прутки) или уложенные горизон­тально в землю (стальные полосы, прутки).

В качестве естественных заземлителей можно использовать проложенные в земле водопроводные и другие трубы, за исключени­ем трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных га­зов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией; металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий и т.п.

В соответствии с ГОСТ 12.1.030—81 защитному заземлению или занулению подлежат:

1) металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных;

2) все электроустановки в помещениях с повышенной опасно­стью и особо опасных, а также наружные установки при напряжении 42 В переменного и выше и 110 В постоянного тока и выше;

3) все электроустановки переменного тока в помещениях без по­вышенной опасности при номинальном напряжении 380 В и выше и постоянного — 440 В и выше;

4) все электроустановки во взрывоопасных зонах.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение с ну­левым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжени­ем до 1000 Вис глухозаземленной нейтралью. Принцип действия зануления (рис. 7) заключается в том, что при замыкании фазы на корпус 1 между фазой и нулевым рабочим проводом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспечивающий срабатывание защи­ты и автоматическое отключение поврежденной фазы от установки.

Рис. 7. Принципиальная схема зануления: 1 — корпус;

2 — аппараты для защиты от токов короткого замыкания

(плавкие предохранители, автоматические выключатели);

3 — нулевой защитный проводник;

4 — повторное заземление;

R₀ — сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_П — сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; /_к — ток короткого замыкания;

Uф — фазное напряжение

Защитой могут являться плавкие предохранители или автома­тические выключатели 2, устанавливаемые перед электроустановкой. Поскольку корпус 1 установки заземлен через нулевой защитный проводник 3 и заземление нейтрали, до срабатывания защиты прояв­ляется защитное свойство заземления.

При занулении предусматривается повторное заземление 4-го нулевого рабочего провода, если произойдет его обрыв на участке ме­жду точкой зануления установки и нейтралью сети. В этом случае ток КЗ стекает по повторному заземлению в землю и через заземление нейтрали на нулевую точку источника питания, т.е. обеспечивается работа зануления.

Устройства защитного отключения (УЗО) — это быстродей­ствующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение элек­троустановки при возникновении опасности поражения человека элек­трическим током. В случае опасности (при замыкании фазы на корпус, при снижении электрического сопротивления фаз относительно земли ниже определенного предела и т.д.) происходит изменение определен­ных параметров электрической сети. Если контролируемый параметр выходит за допустимые пределы, подается сигнал на защитно-отключающее устройство, которое обесточивает установку или элек­тросеть. УЗО должны обеспечивать отключение неисправной элек­троустановки за время не более 0,2 с.

Схема УЗО, реагирую­щего на напряжение на корпусе приведена на рис.5.

Датчиком в схеме служит реле напряжения РН, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем. При пробое одной из фаз на корпус он оказывается под напряжением. Если напряжение на корпусе превысит предельно допустимое напряжение, срабатывает реле РН, замыкается цепь отключающей катушки ОК автоматического выключателя АВ. Электроустановка отключается от сети. До момента срабатывания автоматического выключателя в качестве меры защиты действует схема защитного заземления.

Такой тип УЗО применяют на сетях, где защитное заземление или зануления малоэффективны. Достоинством схемы является простота, а недостатком - отсутствие самоконтроля и селективности, а также применение вспомогательного заземления.

Рис. 5 Схема УЗО, реагирую­щего

на напряжение на корпусе