Причины несчастных случаев от электрического тока разнообразны и многочисленны, но основными из них при работе с электроустановками напряжением до 1000 В принято считать:
1) случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
2) прикосновение к нетоковедущим частям электроустановок, случайно оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции или другой неисправности;
3) попадание под напряжение во время проведения ремонтных работ на отключенном электрооборудовании из-за ошибочного его включения;
4) замыкание провода на землю и возникновение шагового напряжения на поверхности земли или основания, на котором находится человек.
Основными мерами защиты являются:
— обеспечение недоступности токоведущих частей (изоляция, размещение на недоступной высоте, ограждение и т. п.);
— электрическое разделение сети (с отдельными трансформаторами);
— применение малого напряжения (не выше 42 В или даже 12 В);
— применение двойной изоляции (рабочей и дополнительной). Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического и технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Это простой, эффективный и широко распространенный способ защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим поверхностям, оказавшимся под напряжением.
Защитное заземление обеспечивает снижение напряжения между оборудованием, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасной величины. Применяется оно в трехфазной трехпроводной сети напряжением до 1 000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В — с любым режимом нейтрали.
При использовании защитного заземления происходит резкое снижение потенциала заземленной токоведущей части, но в то же время появляется потенциал на заземлителе и поверхности грунта вокруг него, что может также представлять опасность поражения электрическим током. В земле во все стороны от заземлителя распространяется ток. Это пространство, называемое "полем растекания тока", практически ограничивается радиусом 20 м от заземлителя.
Заземлители могут быть естественные и искусственные.
В качестве естественных заземлителей могут применяться:
а) расположенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, а также горючих или взрывоопасных газов;
б) металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей;
в) обсадные трубы, металлические шпунты гидротехнических сооружений;
г) свинцовые оболочки кабелей, проложенных под землей.
Естественные заземлители необходимо связывать с заземляющей сетью не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Если естественные заземлители обеспечивают требуемое сопротивление заземления, то устройство дополнительного искусственного заземления не требуется.
В качестве искусственных заземлителей могут применяться:
а) вертикально забитые стальные трубы длиной 2—3 м и диаметром 50 мм, стальные прутики диаметром 10—12 мм, стальные уголки 60x60 мм и др.;
б) горизонтально уложенные стальные полосы и круглые проводники и др.
Шаговое напряжение возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю и представляет собой разность потенциалов двух точек на поверхности земли, расположенных на расстоянии шага — 0,8 м, на которых могут одновременно находиться ноги человека. Значение напряжения шага при одиночном заземлителе зависит от типа заземлителя и от расстояния до него. Наибольшим напряжение будет около заземлителя, а наименьшим — на расстоянии более 20 м, то есть за пределами, ограничивающими поле растекания тока в грунте.
Зануление является одним из средств, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электроустановок. Оно выполняется присоединением к неоднократно заземленному нулевому проводу корпусов и других конструктивных металлических частей электрооборудования, которые не должны находиться под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции. Зануление, как и защитное заземление, предназначено для устранения опасности поражения людей электрическим током при пробое изоляции и переходе напряжения на корпус. Но выполняется эта задача другим способом — автоматическим отключением оборудования поврежденной установки от сети. Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.
Задачей зануления является превращение замыкания на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым проводом. При этом в результате протекания через токовую защиту тока замыкания обеспечивается быстрое отключение поврежденного оборудования от сети.
Для обеспечения надежного отключения необходимо, чтобы ток короткого замыкания превышал номинальный ток плавкой вставки предохранителя на 5—7 А или вставку автомата на 1—2А.
Для нулевых проводов допускается использование стальных полос, а также металлических оболочек кабелей, подкрановых путей, металлоконструкций зданий.
При занулении в течение некоторого времени с момента замыкания фазы на зануленный корпус и до момента срабатывания защиты на нулевом проводе сохраняется опасное напряжение. Под этим опасным напряжением будет находиться не только поврежденная установка, но и корпуса другого оборудования, присоединенные к нулевому проводу. Такая же опасность может возникнуть при обрыве нулевого провода, поэтому он соединен с землей в нескольких местах. Зануленйю подлежат те же металлические нетоковедущие части электрооборудования, что и заземлению.
Защитное отключение выполняется в дополнение заземлению или зануленйю. Такое отключение обеспечивает быстрое — не более 0,2 секунды — автоматическое отключение установки от питающей сети при возникновении в ней опасности поражения током.
Преимущество защитного отключения в том, что его можно применять в электрических установках любого напряжения и при любом режиме нейтрали, срабатывает оно при малых значениях напряжения на корпусе 20—40 В и отключается через 0,1—0,2 секунды. Защитное отключение осуществляется выключателями или контактами, снабженными специальным отключающим реле.