Средства защиты от поражения электрическим током

В соответствии с ГОСТ 12.1.009—76 ССБТ «Электробезопасность. Термины и определения» 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. [5].

Применение малых напряжений (до 42 В). Наибольшая сте­пень безопасности достигается при напряжениях до 10 В, когда ток, как правило, не превышает 1...1,5 мА. 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.

Зашита 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 нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением. Принципиальные схемы защитного заземления для сетей с изолированной и заземленной нейтралями представлены на рис. 6.9.

■ С б-^т., с

Рис. 6.9. 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, /Jq, R^ — сопротивления соответственно защитного,

рабочего заземлений, изоляции фаз; I — ток замыкания на землю

147 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.

Выносное заземляющее устройство

(рис. 6.10) характеризуется тем, что за-

Пд₃ землитель вынесен за пределы пло-

■? щадки, на которой установлено зазем-

Рис 6.10. Схема ляемое оборудование, или сосредоточен

выносного заземления ^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. 6.11 представлена схема контурного заземления (кри­вые показывают распределение электрического потенциала внутри и за пределами контура).

в Б-Б

_t ^Д-^А р., ц.°» Ь Ь Ь

Рис. 6.11. Контурное заземление: а — разрез по вертикали; б — вид в плане; в — распределение потенциалов

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.

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

149 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 по­
вышенной опасности при номи­
нальном напряжении 380 В и
выше и постоянного — 440 В
и выше;

4) все электроустановки во взрывоопасных зонах.

Рис. 6.12. Принципиальная схема зануления: 1 — корпус; 2 — аппараты для защиты от токов короткого замыкания (плавкие предохранители, автоматические выключатели и т.п.); 3 — нулевой защитный проводник; 4 — повторное заземление; Rq — сопротивление заземления нейтрали источника тока; Rn — сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; I — ток короткого замыкания

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 за-нуления (рис. 6.12) 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.

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.