Технические средства защиты от поражения электрическим током
Назначение и классификация средств
Технические средства защиты предназначены для уменьшения тока через тело человека до безопасного значения при случайном контакте человека с токоведущими частями или при необходимости выполнения работ под напряжением. Достичь этого уменьшения можно одним из двух способов: напряжение прикосновения или уменьшается до безопасного значения, или становится равным нулю.
По мере развития техники и появления новых видов приемников электроэнергии и электрических сетей разрабатываются и новые виды защиты. В настоящее время наиболее широкое применение находят следующие средства:
· защитное заземление;
· зануление;
· защитное отключение;
· защита от перехода высокого напряжения на сторону низшего;
· защитное разделение сетей;
· выравнивание потенциалов и защитное шунтирование
· применение малых напряжений;
· обеспечение недоступности токоведущих частей;
· применение двойной изоляции;
· применение защитных средств;
· компенсация емкостных токов;
· контроль изоляции.
Необходимость применения того или иного конкретного вида технических средств при эксплуатации электроустановок указана в Правилах устройства электроустановок и в Правилах эксплуатации электроустановок потребителей. Тем не менее, вопросы обеспечения безопасности обычно прорабатываются на стадии проектирования; согласно требованиям ГОСТ 2.119-73, еще на стадии эскизного проекта должна быть разработана программа обеспечения безопасности проектируемого объекта. Искусство разработчика состоит в грамотном анализе возможных причин возникновения опасных ситуаций на объекте и выборе наиболее эффективных средств защиты.
Защитное заземление и зануление
Правила устройства электроустановок требуют занулять (или заземлять ¾ в сетях с изолированной нейтралью) следующие металлоконструкции:
· корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и других приемников электроэнергии;
· приводы электрических аппаратов;
· каркасы распределительных щитов, щитов управления и их съемные и открывающиеся части;
· металлические оболочки кабелей и конструкции для их прокладки (трубы, кожухи, короба и т.п.);
· корпуса передвижных и переносных приемников электроэнергии;
· электрооборудование, размещенное на движущихся частях машин и механизмов.
Стационарно проложенные в здании трубопроводы всех назначений, металлические корпуса технологического оборудования также должны быть присоединены к сети заземления или зануления ¾ с целью выравнивания потенциалов.
Перечисленные выше требования относятся к штатным установкам, Т.е. подразумевают, что в процессе работы не требуется открывать кожухи и производить какие-либо работы внутри приборов. При работе в лаборатории или в цехе сборки и регулировки аппаратуры работники имеют дело с открытыми токоведущими частями, находящимися под напряжением. Поскольку в этих условиях прикосновение к таким частям не исключено, вопросы обеспечения безопасности требуют особого подхода.
На рисунке 2.1, а показано, как регулировщик аппаратуры может одной рукой держаться за зануленный корпус (получающий питание от сети 220/380 В), а другой ¾ нечаянно коснуться токоведущей части, находящейся под фазным напряжением. В этом случае UПР =UФ что смертельно опасно.
Рисунок 2.1 ¾ 3ануление и заземление при проведении регулировочных работ:
опасность непосредственного зануленuя корпуса прибора (а); заземление с применением разделительного трансформатора (б)
Изоляция рабочего места в этой ситуации не спасает от поражения, Т.к. ток замыкается по пути «ладонь-ладонь». Аналогичная ситуация наблюдается также в случае, когда питающая сеть изолирована от земли, но имеет большую емкость.
Рациональным способом обеспечения электробезопасности в этих условиях становится применение разделительного трансформатора (рисунок 2.1, б). В этом случае при одновременном прикосновении человека к полюсу и к заземленному корпусу возникает режим однополюсного прикосновения к сети с малой емкостью и высоким сопротивлением изоляции полюсов, когда значение напряжения прикосновения близко к нулю.
Защитное отключение
Устройства защитного отключения (УЗО) обеспечивают автоматическое отключение участка сети при возникновении в нем опасности поражения человека электрическим током в режиме однополюсного прикосновения, либо при возникновении пожароопасной ситуации вследствие повреждения электрической изоляции. УЗО выявляет наличие опасной ситуации и своим выходом воздействует на коммутационный аппарат (контактор, автоматический выключатель, магнитный пускатель), который снимает питание с неисправного участка. Часто управляемый коммутационный аппарат входит в комплект УЗО.
УЗО представляет собой наиболее эффективное средство защиты людей от поражения током при их прикосновении к токоведущей части или к нетоковедущим частям приемников электроэнергии с неисправной изоляцией.
В настоящее время УЗО широко применяются во всех развитых странах. Обязательное требование применения УЗО в конкретных типах электроустановок присутствует в электротехнических нормах многих стран: Франции, Австрии, Германии, Америки и других.
Правилами устройства электроустановок предписывает обязательное применение УЗО при проектировании всех жилых и общественных зданий.
УЗО применяют в сетях питания ручных электроинструментов во всех отраслях народного хозяйства (в строительстве, шахтах, на лесозаготовках и т.п.). Кроме того, их используют в тех случаях, когда бывает трудно осуществить эффективное заземление или зануление ¾ в передвижных электроустановках, расположенных в районах с плохо проводящими грунтами и т.д.
Основные требования, предъявляемые к УЗО: высокая чувствительность, селективность срабатывания, наличие самоконтроля исправности, достаточная надежность, быстродействие. Выполнение последнего требования особенно сложно для УЗО, предназначенных для применения во взрывоопасных зонах (например, в шахтах), т.к. нормы на быстродействие срабатывания в целях предотвращения воспламенения горючего газа от искры (при повреждении изоляции) жестче норм электробезопасности. Поэтому устройство опережающего отключения, разработанное в Институте горного дела им. Скочинского, содержит дополнительный блок ¾ короткозамыкатель (КЗ) (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 ¾ Устройство опережающего отключения
Введенный короткозамыкатель изменяет типовой алгоритм работы УЗО: после формирования напряжения UИЗМ на выходе чувствительного органа (ЧО) блок КЗ замыкает накоротко три фазы силовой сети; после этого автоматический выключатель А снимает питание с нагрузки ZН.
Форсировка срабатывания до 4 мс достигается за счет использования лучших временных характеристик при работе коммутационных аппаратов в режиме короткого замыкания.