КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по дисциплине
«ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ»
Направление подготовки: 140400 «Электроэнергетика и электротехника»
Профиль подготовки: «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»
Квалификация (степень) выпускника: 62 бакалавр
Тула 2012 г.
Рассмотрено на заседании кафедры
протокол №___ от "___"____________ 20___ г.
Зав. кафедрой________________Б.В.Сухинин
Содержание
Лекция 1. Введение...........
Лекция 2. Изолирующие штанги (ИШ).
Лекция 3. Диэлектрические защитные средства и изолирующие подставки
Лекция 4. Переносные защитные заземления. Временные заземлители.
Лекция 5. Изоляция монтерского инструмента. Токоизмерительные клещи.
Лекция 6. Указатели высокого напряжения (УВН). Токоискатели.
Лекция 7. Автоматические средства защиты (АСЗ).
Лекция 8. Датчики АСЗ.
Лекция 9. Электролитические резистивные преобразователи
Лекция 10. Индуктивные преобразователи.
Лекция 11. Задатчики. Схемы сравнения. Усилители. Исполнительные органы.
Лекция 12. Датчики АСЗ.
Лекция 13. Электролитические резистивные преобразователи
Лекция 14. Индуктивные преобразователи.
Лекция 15.Задатчики. Схемы сравнения.
Электробезопасность.
Лекция 1.
Введение
Человеческий организм весьма чувствителен к электрическому току: ощущает протекающий через него ток величиной 0,6…1,5мА промышленной частоты (50Гц) и 5…7 мА постоянного тока. Такой ток – ощутимый или ток порога ощущения.
Следует учесть, что указанная величина ощутимого тока справедливы при касании токоведущих частей ладонями, в других случаях его величина заметно меньше. Ощутимый ток не вызывает поражения человека. Однако его действие недопустимо по следующим причинам:
1. при длительном воздействии возможно отрицательное воздействие на организм;
2. он может явиться причиной несчастного случая из-за неуверенности человека в своей безопасности и соответствующей реакции;
3. при неожиданном воздействии может привести к непроизвольным ошибочным действиям особенно в случаях, когда человек работает в экстремальной ситуации.
Поэтому безопасный ток, не влияющий на человеческий организм во много раз меньше ощутимого. Для практики его величина принимается в пределах 0,05 мА для переменного и до 0,1 мА для постоянного тока. Однако при этом необходимо учитывать время воздействия. При промышленной частоте ток более 0,6…1,5 мА вызывает у человека болезненные ощущения, которые при его увеличении приводят к судорогам мышц. В пределах 10…15мА человек может самостоятельно разорвать цепь тока через себя. Поэтому такой ток называется отпускающим. Но и в этом случае необходимо учитывать время воздействия, поскольку величина тока может увеличиваться со временем из-за падения сопротивляемости человеческого организма (42% смертельных поражений были вызваны током, не превышающим 10 мА). Итак, ток более 15 мА промышленной частоты весьма опасен для человека. С увеличением частоты выше промышленной опасность тока уменьшается. Однако это положительное явление становится заметным лишь при 800-1000Гц. При частотах, превышающих сотни килогерц ток, как правило, не вызывает электрического удара и может представлять опасность по условиям термических ожогов в случае неправильного его применения (особенность токов высокой частоты используется в медицине).
Причины несчастных случаев многообразны. Основные из них:
Случайное прикосновение к токоведущим частям; намеренное прикосновение, когда человек ошибочно считает их отключенными; случайное появление тока на отключенных частях; случайное появление напряжения на металлических элементах электрооборудования, формально не находящихся под напряжением; наличие остаточного заряда в отключенной цепи из-за её ёмкости и др.
В ряде случаев причины, нарушающие электробезопасность (ЭБ), могут быть сведены к минимуму или ликвидированы за счет конструктивного исполнения электрооборудования (ограждение, заземление, зануление). Однако в процессе эксплуатации таким устройством возникают условия, когда даже самое совершенное их исполнение не может быть гарантией ЭБ обслуживающего персонала.
В связи с этим необходимы защитные средства, дополняющие конструктивные устройства электроустановок. Защитные средства подразделяются на механические и автоматические. К первым относятся: изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указатели напряжения, изолирующие подставки, переносные заземления, монтерский инструмент и др. Кроме этого, применяют различные предохранительные приспособления типа предохранительных поясов, страхующих канатов, лестниц и т.п.
Автоматические защитные средства обеспечивают контроль процессов, протекающих в электроустановках и формирование сигналов, которые используют для предотвращения аварий. Несмотря на разнообразие таких устройств, все они выполняются примерно по одной схеме, включающей индикаторы аварийных ситуаций, усилительно-преобразующие элементы, исполнительные органы и источники питания.
1. Механические средства защиты делятся на четыре группы:
Изолирующие защитные средства (ИЗС), обеспечивающие электроизоляцию человека от токоведущих или заземленных частей от земли. Они делятся на основные и дополнительные. Основные ИЗС обладают высокой электрической прочностью и обеспечивают ЭБ персонала при их использовании на токоведущих частях, находящихся под высоким напряжением. При напряжении более 1000 В используют изолирующие штанги (ИШ), изолирующие клещи (ИК), электроизмерительные клещи (ЭК) и указатели напряжения (УН). При напряжении менее 1000В основными ИЗС являются: диэлектрические перчатки (ДП), инструмент с изолированными рукоятками (ИИР) и токоискатели. Дополнительные ИЗС не могут самостоятельно обеспечить ЭБ персонала и служат для усиления защитного действия основных ИЗС. Кроме того, они используются для защиты от шагового напряжения, воздействия электрической дуги, тепловых ожогов и прочего. При напряжении выше 1000 В к дополнительным ИЗС относят диэлектрические перчатки, боты, коврики и изолирующие подставки; при напряжении менее 1000В изолирующие подставки, диэлектрические галоши, боты и коврики. Основное правило при использовании ИЗС: основные и дополнительные должны применяться только совместно; при этом применяют одно основное и одно дополнительное. Например, при работе с ИШ в установках выше 1000 В достаточно применить диэлектрические перчатки и не обязательно изолирующее основание.
2. Ограждающие защитные средства (ОЗС) для временного ограждения токоведущих частей. К ним относятся переносные ограждения – щиты, ограждения – клетки, изолирующие накладки и колпаки, переносные заземления и плакаты.
3. Приспособления для работы на высоте – предохранительные пояса, страхующие канаты, монтерские когти, лестницы, стремянки и пр.
4. Вспомогательные защитные средства для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий – защитные очки, специальные рукавицы, противогазы и т.п.
Лекция 2.
1.1. Изолирующие штанги (ИШ).
ИШ – стержень из изоляционного материала, с помощью которого обеспечивается ЭБ человека при касании им токоведущих частей установок. ИШ являются основным ИЗС и может использоваться при любых напряжениях.
1.1.1. Их делят на три вида:
1) оперативные – предназначены для операций с однополюсными разъединителями, т.е. для включения – отключения их под напряжением, наложении переносных защитных заземлений, снятии и постановки трубчатых предохранителей, проверки отсутствия напряжений и т.п.
2) ремонтные – предназначены для профилактических, ремонтных и монтажных работ вблизи или непосредственно на токоведущих частях, находящихся под напряжением – очистка изоляции от пыли, подсоединение потребителей или источников энергии, наложение бандажа на провод воздушной линии, установка разрядников и т.п.
3) измерительные – предназначены для измерений в работающих электроустановках.
Существуют универсальные ИШ, позволяющие проводить все виды работ.
1.1.2.Требования к конструкции штанг.
Все требования определяются существующими правилами.
1. Материал для изготовления должен обладать высокой электрической и механической прочностью. Используются следующие виды:
· Бакелит в виде бумажно-бакелитовых трубок, изготавливаемых из специальных сортов бумаги, склеивают фенолоформальдегидными смолами. Наиболее подходящий размер трубок: диаметр 30…45 мм, толщина стенки 5…6 мм, длина 600…1200 мм. В нормальных атмосферных условиях поверхостное сопротивление трубок не менее 1010 Ом×см, кратковременная электрическая прочность при 50 Гц равна 6 кВ/мм. Недостатки: а) гигроскопичность, приводящая к снижению электроизоляционных свойств; поэтому торцы и поверхности бакелитовых трубок покрываются тремя слоями бакелитового (или равноценного ему) лака, который нагревом приводится в неплавкое состояние; б) при воздействии электрической дуги бакелит обугливается с образованием на его поверхности токопроводящих мостиков. Несмотря на указанные недостатки бакелит широко применяется при изготовлении ИШ.
· Дерево в виде стержней диаметром 35…45 мм и длиной 600…1000 мм. Достоинство этого материала: дешевизна, малый вес, легкость обработки, относительно высокие механические и электрические свойства. Дерево является гигроскопичным. Для снижения этого недостатка дерево подвергается сушке с последующей пропиткой маслами, лаками, смолами и пр. В качестве пропиточного материала применяются только высыхающие масла, которые под действием тепла, света, соприкосновения с воздухом приходят в твердое состояние. Этот слой хорошо сцепляется с поверхностью дерева и обладает влагостойкостью и высокими электрическими свойствами. Высыхающие масла растительного происхождения – льняное, тунговое и конопляное. Применение трансформаторного масла (невысыхающего) запрещается. После пропитки высыхающим маслом деревянная штанга имеет удельное объемное сопротивление (2…8)×1012 Ом×см, удельное поверхостное сопротивление (2…5) ×1012 Ом, электрическую прочность (4…7) кВ/мм. Древесно-слоистые пластинки в виде реек квадратного или прямоугольного сечения. Этот материал (дельта-древесина) представляет собой особый сорт фанеры в виде толстых плит, изготовляемых из березового шпона, пропитанного синтетическими смолами феноло формальдегидного типа путем прессования. При нормальных атмосферных условиях пластинки обладают удельным объемным (Ом×см) и поверхостным (Ом) сопротивлением порядка 1011, они выдерживают без нагрева и перекрытия в течение 5 минут напряжение 40 кВ при 50 Гц. Как и другие материалы пластинки обладают гигроскопичностью. Поэтому их поверхность многократно покрывается электроизоляционным влагостойким лаком. В последнее время получили распространение ИШ из пластмассовых трубок, усиленных стеклянным волокном.
1.1.3. Каждая ИШ имеет три части: рабочую, изолирующую и ручку – захват.
|
Рабочая часть обуславливает назначение ИШ. Выполняется по-разному: от простого крючка до сложного механизма.
Изолирующая часть обеспечивает защиту человека.
Ручка – захват выполняется как продолжение изолирующей или как отдельное звено. Диаметр упорного кольца должен быть больше диаметра ручки на 5…20 мм; кольцо должно быть выполнено из изолирующего материала.
Длина изолирующей части штанги выбирается по следующим требованиям:
· Величина наибольших напряжений воздействия. Под таким напряжением понимается не рабочие напряжения электроустановок, а внутренние перенапряжения от резких изменений работы электрической системы: однофазных замыканий на землю через дуги в сетях с изолированной нейтралью, отключение индуктивных нагрузок, отключение емкостей, резонанса и феррорезонанса сети и т.п. Наибольшие возможные значения внутренних перенапряжений можно принять равными 4 Uф при номинальном напряжении до 220 кВ и 3 Uф при более высоком напряжении:
25 кВ в установках 10 кВ
250 кВ ---------- 110 кВ
510 кВ ---------- 220 кВ
700 кВ ---------- 400 кВ
870 кВ ---------- 500 кВ
Пользуясь указанными данными можно определить разрядные расстояния по длине штанги, т.е. длину изолирующей части (рис.1):
|
Рис.1
Рис.1.
При постоянном токе разрядное напряжение можно брать равным амплитудному значению разрядного напряжения при переменном токе 50 Гц, т.е. в 
раз больше, чем определяется по кривой (рис.1)
· Опасного расстояния от оператора до токоведущих частей, которое определяется разрядным расстоянием по воздуху при наибольших возможных напряжениях. Обычно его принимают равным разрядному расстоянию по поверхности штанги. Однако для исключения кратковременного сокращения опасного расстояния за счет случайного приближения оператора к токоведущим частям это расстояние увеличивают на 75 см (длина руки).
Таким образом, длина изолирующей части штанги выбирается по формуле
Lи = (1.2l+75)см,
где 1.2 – коэффициент старения изолирующих свойств.
· Удобстве работы со штангой. Обуславливает опять-таки длину изолирующей части. В частности, длина должна быть такой, чтобы верхнее положение руки оператора (ограничительного кольца) должно быть не выше 170 см над основанием, где он стоит. Минимально допустимые длины изолирующей части штанг установлены действующими правилами.
2. Длина ручек захвата.
Выбирается из условия удобства работы со штангой при минимальных усилиях со стороны оператора. Штанги для установок напряжением до 1 кВ могут удерживаться и одной, и двумя руками. В первом случае минимальная длина захвата – 0.15 м, во втором – 0.3 м. При конструировании штанг значительной длины и веса с тяжелыми рабочими частями длина ручек выбирается по формуле:
где lр,lи – длина ручки и изолирующей части, м
pи,pп – вес изолирующей и рабочей части, Н
p – усилие оператора для удержания штанги (для одного человека p £80Н).
1.1.4. Правила пользования и содержания ИШ.
1. Операции должен проводить только квалифицированный персонал. В большинстве случаев необходимо присутствие второго человека для контроля и необходимой помощи.
2. ИШ должен применяться только для указанных напряжений.
3. Штанги должны быть исправными, их поверхность чистой и сухой без повреждения лакового покрытия.
4. Работа допускается только в диэлектрических перчатках; при этом оператор должен держать штангу только за рукоятку-захват. В открытых сборках с вертикальным расположением разъединителей оператор, кроме того, должен стоять на изолирующем основании.
5. Запрещается заземление штанг.
6. Работая со штангой, оператор должен стоять на прочном основании, а при работе воздушных электрических линий (и аналогичных случаях) закрепляться с помощью предохранительных поясов, пользоваться когтями и т.п., исключающих случайное падение.
7. Переноска ИШ должна исключать ее случайное соприкосновение с деталями, находящимися под напряжением.
8. В процессе эксплуатации ИШ должны подвергаться тщательному осмотру и электрическим испытаниям.
1.2.Изолирующие клещи. (ИК)