Организационные мероприятия.
Они включают в себя:
правильный подбор персонала, обслуживающего электроустановки (запрещение использования труда лиц моложе 18 лет, а также не обученных и не прошедших медицинское освидетельствование для работы данного вида);
обучение правилам безопасности при обслуживании электроустановок, т. е. проведение специального обучения для выполнения работ с повышенной опасностью, аттестации, инструктажей по безопасности труда, разработка и издание инструкций по охране труда, применение средств пропаганды правил электробезопасности (плакатов, видеофильмов и пр.);
назначение ответственных за электрохозяйство лиц;
контроль за правильностью устройства электропроводок и установкой электрооборудования в соответствии с ПУЭ;
проведение периодических осмотров, измерений и испытаний электрооборудования (в сухих помещениях — 1 раз в два года, в сырых — ежегодно, при этом сопротивление рабочей изоляции проводов, кабелей и электрооборудования в процессе эксплуатации не должно быть менее 0,5 и 2 М Ом для двойной или усиленной изоляции), а в случае несоответствия предъявляемым требованиям — его ремонта;
контроль за надежностью СИЗ от поражения электрическим током.
Технические мероприятия.К ним относят:
применение устройств (предохранителей, отключающих реле и т. п.) защиты электроустановок и сетей от перегрузок, а также токов коротких замыканий;
защиту людей и животных от прикосновения к токоведущим частям оборудования посредством применения глухого ограждения высоковольтного оборудования и размещения его в отдельных зданиях, изоляции токоведущих частей электрооборудования, установки защитных ограждений, расположения электроприборов на недоступной для людей и животных (более 2 м) высоте;
защита от поражения электрическим током при переходе напряжения на металлические корпуса электроустановок; устройство защитного заземления; зануление электроустановок в сетях с глухо-заземленной нейтралью; применение защитного отключения; использование электрооборудования с малым (менее 42 В) напряжением; выравнивание потенциалов электрооборудования и земли в местах нахождения людей и животных; изоляция электроустановок и электродвигателей от корпусов рабочих машин; применение диэлектрических настилов и изолирующих площадок.
Применение индивидуальных электрозащитных средств. Ихподразделяют на основные и дополнительные изолирующие защитные средства, а также на вспомогательные приспособления.
Основные изолирующие защитные средства имеют изоляцию, способную длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки, обеспечивая безопасность человека при контакте с токоведущими частями. К таким средствам относят:
в электроустановках с напряжением до 1000 В — диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, слесарно-монтажный инструмент с изолированными рукоятками, а также указатели напряжения;
в электроустановках с напряжением свыше 1000 В — изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения.
Дополнительные защитные средства не могут самостоятельно защитить человека от поражения электрическим током, но при совместном использовании они усиливают изолирующее действие основных защитных средств. К дополнительным средствам защиты при работе в электроустановках до 1000 В относят диэлектрические галоши, коврики, подставки и площадки; в электроустановках свыше 1000 В — диэлектрические перчатки, боты и коврики, а также диэлектрические основания.
Необходимо отметить, что при отсутствии какого-либо дополнительного средства защиты (например, диэлектрического коврика) нельзя применять ни одно из основных.
Вспомогательные приспособления предназначены для защиты людей от сопутствующих опасных и вредных производственных факторов при работе с электрооборудованием и, кроме того, от падения с высоты. К ним относят экранирующие комплекты и устройства для защиты от воздействия электрического поля, противогазы, защитные каски, страховочные канаты, монтерские когти, предохранительные монтерские пояса и т. п.
ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ
Защитным заземлением называют преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не-токоведущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.
Заземляют все электроустановки, работающие при номинальном напряжении переменного тока более 50 В, постоянного и выпрямленного тока более 120 В (кроме светильников, подвешенных в помещениях без повышенной опасности поражения электрическим током на высоте не менее 2 м при условии изоляции крючка для подвески светильника пластмассовой трубкой).
Область применения защитного заземления:
сети напряжением до 1000 В —трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а также двухпроводные постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока;
сети переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точки обмоток источников тока напряжением свыше 1000 В.
Заземляющее устройство (рис. 8.3) состоит из заземлителя и проводника, соединяющего металлические части электроустановок с заземлителем. В качестве искусственных заземлителей применяют заглубляемые в землю стальные трубы, уголки, штыри или полосы; естественных — уложенные в земле водопроводные или канализационные трубы, кабели с металлической оболочкой (кроме алюминиевой), обсадные трубы артезианских колодцев и т. п.
Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага в случае появления электрического потенциала вследствие замыкания тока на металлические корпуса электрооборудования, разряда молнии или других причин.
Так как сопротивление тела человека Rч значительно больше сопротивления заземляющего устройства Rз, то сила тока Iч, протекающего через человека, оказывается намного меньшей, чем сила тока /з, стекающего на землю через заземлитель. Однако в этом случае полностью опасность поражения током не исключают, что относят к первому недостатку защитного заземления. Второй недостаток — значительное увеличение опасности поражения током при обрыве в цепи заземляющего устройства или ослаблении крепления заземляющего проводника. Третий недостаток проявляется в трехфазных сетях с изолированной нейтралью при хорошем состоянии изоляции двух фаз электроустановки и пробое изоляции третьей. В этом случае напряжение первых двух фаз относительно земли возрастает с фазного до линейного, что может вызвать повреждение изоляции в другой электроустановке со своим защитным заземлением. Возникает большой ток замыкания на землю, близкий по
Рис. 8.3. Принципиальная схема защитного заземления
значению к току короткого замыкания двух фаз. Напряжение на корпусах обеих электроустановок зависит от линейного напряжения и приводит к появлению опасности поражения током даже при нормативных значениях сопротивления заземляющих устройств.
Каждую электроустановку следует присоединять к заземляющей магистрали отдельным проводником. Последовательное соединение заземляемых частей не допускается. Соединения должны быть надежными, обычно их выполняют сваркой или с помощью болтов. Не разрешается прокладывать в земле неизолированные алюминиевые проводники из-за их быстрой коррозии. С целью защиты от нее заземляющие проводники в сырых помещениях устраивают на расстоянии не ближе 10 мм от стен.
Наибольшие допустимые значения сопротивления заземляющего устройства Rз для электроустановок с напряжением до 1000 В составляют:
10 Ом при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВ· А;
4 Ом во всех остальных случаях.
Рис. 8.4. Схемы заземлителей:
а — стержневого вертикального круглого сечения у поверхности земли; б— стержневого круглого сечения, вертикально заглубленного в землю; в — горизонтальной полосы, заглубленной в землю
Сопротивление заземляющего устройства можно определять двумя методами: расчетным (теоретическим) и практическим.
Сопротивление, Ом, стержневого вертикального заземлителя с диаметром Округлого сечения у поверхности земли (рис. 8.4, а):
Rз= 0,366
| ρ |
| l |
lg
| 2l2 |
| bh |
,
где ρ — удельное сопротивление грунта; Ом*м; l и b — длина и ширина заземлителя, м; h — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м.
Значения р могут быть от 1 (морская вода) до 106 (граниты). При колебаниях влажности грунтов сильно изменяется их удельное сопротивление, например, при снижении влажности красной глины с 20 до 10 % оно возрастает в 13 раз. Значительно увеличивается ρ в случае промерзания грунта. Вот почему стержневые заземлители рекомендуют забивать на глубину, большую глубины промерзания, и по возможности ниже уровня грунтовых вод.
Сопротивление, Ом, стержневого вертикально заглубленного заземлителя круглого сечения (рис. 8.4, б):
Rз = 0,366
| ρ |
| l |
lg
| 2l |
| d |
+ 0,5lg
| 4h + 1 |
| 4h - 1 |
.
Сопротивление заземлителя, Ом, выполненного в виде горизонтальной полосы (рис. 8.4, в), заглубленной в землю,
Rз = 0,366
| ρ |
| l |
lg
| 2l2 |
| bh |
Число стержней nз в контуре заземления:
nз =
| Rзkc |
| Rн.зnэ |
где kc — коэффициент сезонности (для средней полосы России kc=l,8), Лц.з — нормативное сопротивление заземлителя, Ом; nэ — коэффициент экранирования, зависящий от формы и длины заземлителей, их числа в контуре, расстояния между ними; при снижении числа заземлителей от 20 до 2 коэффициент пэ изменяется от 0,09 до 0,94.
Рис. 8.5. Схема измерения сопротивления заземления с помощью вольтметра и амперметра
Сопротивление заземления проверяют специальными приборами-измерителями М-416, МС-08 и др. Если его контролируют не в период максимального промерзания грунта, то показания прибора следует умножить на коэффициент сезонности.
При отсутствии специальных приборов можно использовать вольтметр и амперметр. В этом случае в качестве источника тока служит трансформатор (обычный сварочный) мощностью около 5 кВт со вторичным напряжением 36...120 В, который может обеспечить достаточно большую силу тока (I= 15...20 А), так как при малых значениях I не достигают необходимой точности замеров.
Для измерения забивают дополнительный заземлитель Дз и зонд Зз (рис. 8.5). Сопротивление заземлителя определяют по закону Ома:
Rз = U/I.
С помощью омметров М-372 обычно измеряют сопротивление цепи "оборудование — заземлитель". Сопротивление контура вместе с сопротивлением проводника и есть полное сопротивление заземляющего устройства.
Сопротивление заземляющих устройств измеряют не реже 1 раза в год. Внешний осмотр проводят не реже 1 раза в 6 мес, а в помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током и особо опасных — не реже 1 раза в 3 мес.
ЗАНУЛЕНИЕ
Зануление — это преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением. Зануление применяют в трехфазных четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом (сети напряжением 380/220 В, 220/127 В и 660/380 В). Эквивалентом нейтральной точки источника тока могут служить: средняя точка источника постоянного тока, заземленный вывод источника однофазного тока и т. п.
Принцип действия защитного зануления заключается в превращении замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и отключение поврежденной электроустановки от питающей ее сети (рис. 8.6). Такой защитой могут служит предохранители, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, максимальные расцепители автоматических выключателей, срабатывающие при коротком замыкании в цепи тока, и т. п. Так как оказавшиеся под напряжением нетоковедущие металлические части оборудования заземлены через нулевой защитный проводник, то до момента отключения поврежденной электроустановки от сети их напряжение относительно
Рис. 8.6. Принципиальная схема зануления:
R0 — сопротивление заземления нейтрали источника тока; Rп — сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; Iк — ток короткого замыкания; Iн — часть тока короткого замыкания, протекающая через нулевой проводник; I з — часть тока короткого замыкания, протекающая через землю; Uф и Ux — фазное и линейное напряжения электросети земли снижается. Сечение и материал нулевого защитного проводника выбирают из условия, чтобы его проводимость была не менее 50 % полной проводимости фазного провода.
Для обеспечения автоматического отключения аварийного оборудования сопротивление цепи короткого замыкания должно быть достаточно малым. Сопротивление петли "фаза — нуль" следует проверять ежегодно, и оно не должно превышать 2 Ом.
Также необходимо правильно подобрать плавкие вставки предохранителей. Например, при их подборе по номинальному току электроустановки во время пуска электродвигателей предохранители сработают, так как значение пускового тока электродвигателей в 5...7 раз превышает их номинальный ток.
Сила пускового тока электродвигателя, А,
Iп =
| 100kпРэ |
| √3 Uлcosφηэ |
где kп — коэффициент кратности пускового тока: для трехфазных асинхронных электродвигателей kп = 5...7; Рэ — мощность электродвигателя, кВт; Uл — фазное напряжение электросети, В; cosφ и ηэ — коэффициенты мощности и полезного действия электродвигателя (в расчетах cos φ = 0,8; значения ηэ определяют по паспорту электродвигателя).
Сила расчетного тока предохранителей, А,
Iр.п = 0,4Iп.
При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключится, если ток однофазного короткого замыкания Iк, удовлетворяет условию:
Iк ≥kтIн
где kт — коэффициент кратности тока: при защите автоматическим выключателем, срабатывающим без выдержки времени, kт — 1,25. ..1,4; при защите предохранителями KТ≥ 3 (во взрывоопасных помещениях kт≥4); при защите автоматическим выключателем с обратно зависимой от тока характеристикой kт ≥ 3 (во взрывоопасных помещениях kт≥6); Iн — номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания автоматического выключателя.
К недостаткам зануления относят лишение при обрыве нулевого провода защиты электропотребителей, находящихся за точкой обрыва. При пробое изоляции за этой точкой на всех электроустановках будет фазное напряжение. Поэтому нулевой провод надо прокладывать так же тщательно, как и фазные, у него должна быть одинаковая изоляция. На животноводческих фермах и птицефабриках, а также на линиях со стальными проводами нулевой провод должен быть равного с фазными сечения. Не допускается установка на нулевом проводе предохранителей или однополюсных выключателей. На случай обрыва нулевой провод заземляют на воздушных линиях через каждые 200 м, на концах магистралей, а также перед вводом в здание. От электроприемников, расположенных вне здания и подлежащих занулению, до ближайшего повторного заземления или до заземления нейтрали не должно быть более 100м.
ЗАЩИТНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ
Защитным отключением называют быстродействующую защиту, обеспечивающую автоматическое отключение электроустановки напряжением до 1000В при возникновении в ней опасности поражения электрическим током. Такая опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус, снижении сопротивления изоляции ниже определенного значения и в случае прикосновения человека к находящейся под напряжением токоведущей части. В таких ситуациях мерой защиты может быть лишь быстрое отключение соответствующего участка электросети в целях разрыва цепи тока через человека.
Время срабатывания современных устройств защитного отключения (УЗО) не превышает 0,03...0,04 с. При уменьшении времени протекания тока через человека снижается опасность поражения. Так, в бытовых электроустановках переменного тока частотой 50 Гц напряжением до 1000В практически безопасным можно считать действие напряжения прикосновения 100, 200 и 220 В соответственно в течение 0,2, 0,1 и 0,01...0,03 с.
Устройства защитного отключения применяют в сетях любого напряжения и с любым режимом нейтрали, хотя наиболее они распространены в сетях до 1000 В. В сетях с заземленной нейтралью УЗО обеспечивают безопасность при замыкании фазы на корпус и при снижении сопротивления изоляции сети ниже некоторого значения, а в сетях с изолированной нейтралью — еще и безопасность прикосновения человека к находящейся под напряжением токоведущей части электроустановки. Однако эти свойства также зависят от типа устройства защитного отключения и параметров электроустановки.
Различают несколько типов УЗО в зависимости от входных величин, на которые они реагируют. К таким величинам относят: потенциал корпуса электроустановки, ток замыкания на землю, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности, напряжение фазы относительно земли, оперативный ток.
На рисунке 8.7 приведена принципиальная схема УЗО, реагирующего на напряжение корпуса относительно земли. Преобразователем служит реле максимального напряжения KV, включенное между
Рис. 8.7. Схема УЗО, реагирующего на напряжение корпуса электроустановки относительно земли:
Rз — сопротивление заземлителя; М — электродвигатель
защищаемым корпусом электроустановки и вспомогательным заземлителем Rв. Электроды вспомогательного заземлителя размещают в зоне нулевого потенциала на расстоянии не ближе 15...20м от заземлителей корпуса или нулевого провода. При пробое фазы на корпус на нем появляется напряжение относительно земли. Если оно превысит 12...24 В, то срабатывает реле напряжения К V и разрывает цепь катушки управления КМ. Сердечник катушки освобождается и размыкает контакты КМ1...3 магнитного пускателя. Кнопка SB служит для контроля исправности УЗО (при включении его в работу, а также периодически не реже одного раза в квартал). Защитное отключение эффективно в любых электроустановках, но особенно в случаях, когда по каким-либо причинам трудно выполнить заземление или зануление или при высокой вероятности случайного прикосновения к токоведущим частям (во время эксплуатации передвижных электроустановок, а также стационарных, расположенных в районах с плохо проводящими грунтами и т. п.).