Основными техническими средствами защиты человека от поражения электрическим током, используемыми отдельно или в сочетании друг с другом, являются: защитное заземление, зануление, защитное отключение, электрическое разделение сети, малое напряжение, электрозащитные средства, уравнивание потенциалов, двойная изоляция, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с грунтом Земли металлических нетоковедущих элементов электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением.

Область применения защитного заземления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СИН. При этом в помещениях без повышенной опасности защитное заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках — при напряжении выше 42 В переменного и выше 110 В постоянного тока.

Защитное заземление специально предназначено для обеспечения электробезопасности и позволяет уменьшить напряжение, приложенное к телу человека, до длительно допустимого значения. Защитному заземлению подлежат доступные для прикосновения человека металлические нетоковедущие элементы электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, например, из-за повреждения изоляции фазного проводника сети. Схема защитного заземления представлена на рис. 4.10.

На рисунке пунктирными линиями показано эквивалентное сопротивление Z_из/3, которое заменяет комплексные сопротивления изоляций фаз в случае их равенства, но подключено к нейтрали N электрической сети.

В случае пробоя фазы на корпус ток замыкания определяется по формуле

в которой влиянием параллельного соединения R_з и R_h можно пренебречь (R_з||R_h << Z_из/3), т. к. R_з << Z_из. В результате ток замыкания на землю в СИН напряжением до 1000 В практически не превышает 5 А, а в большинстве случаев он во много раз меньше.

Для обеспечения приемлемой безопасности прикосновения к повреждённой электроустановке в СИН (замыкание фазы на корпус) необходимо обеспечить в любое время года достаточно малую величину сопротивления заземления.

Защитное заземление осуществляют с помощью заземляющего устройства, которое представляет собой совокупность заземлителей (естественные или искусственные) и заземляющих проводников.

Естественные заземлители – это непосредственно контактирующие с грунтом электропроводящие элементы коммуникаций, зданий и сооружений, специально не предназначенные для целей заземления, но используемые как заземлители. К ним относятся арматура железобетонных фундаментов, металлические водопроводные трубы, проложенные в земле, обсадные трубы скважин. Запрещается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, взрывоопасных или горючих газов.

Искусственные заземлители – это предназначенные для устройства заземления стальные электроды (трубы, стержни, уголки) длиной до нескольких метров, имеющие непосредственный контакт с грунтом. Их применяют, если естественные заземлители отсутствуют или их сопротивления растеканию тока не удовлетворяют требованиям.

Заземляющие проводники – это электрические проводники, соединяющие заземлители с заземляемыми элементами электроустановок.

ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81* устанавливают, в частности, что в сетях с U_ф= 220 В сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом (R_з ≤ 4 Ом). Если мощность источника электроэнергии (трансформатора, генератора) не превышает 100 кВА, тоR_з ≤ 10 Ом. Таким образом обеспечивают напряжение на корпусе аварийной электроустановки, не превышающее 20 В, что считается допустимым.

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение нетоковедущих частей электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением, с глухозаземлённой нейтралью электрической сети с помощью нулевого защитного проводника (НЗП).

Область применения зануления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СЗН. При этом в помещениях без повышенной опасности зануление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках — при напряжении выше 42 В переменного и выше 110 В постоянного тока. Схема варианта зануления в СЗН приведена на рис. 4.11, где Пр1 и Пр2 – плавкие предохранители линии питания и электроустановки.

Нулевой защитный проводник НЗП необходимо отличать от нулевого рабочего проводника N. Нулевой рабочий проводник при необходимости может быть использован для питания электроустановок. В реальной сети он может быть совмещён с НЗП, за исключением случая питания переносных электроприёмников, если он соответствует дополнительным требованиям, предъявляемым к НЗП. Должна быть обеспечена гарантированная непрерывность НЗП на всём протяжении от зануляемого элемента до нейтрали источника питания. Это обеспечивается отсутствием элементов защиты (плавких предохранителей и автоматических выключателей) а так же разного рода разъединителей. Все соединения НЗП должны быть выполнены на основе сварки или быть резьбовыми. Полная проводимость НЗП должна составлять не менее 50 % от проводимости фазного проводника.

При замыкании одной из фаз на зануленный корпус электроустановки возникает контур короткого замыкания, образуемый источником фазного напряжения и комплексными сопротивлениями фазного (Ż_ф) и нулевого защитного (Ż_нзп) проводников, величина тока в котором гарантирует быстрое срабатывание ближайшего к электроустановке элемента защиты (Пр2). С целью дополнительного повышения уровня электробезопасности, например, при обрыве НЗП, его повторно заземляют (на рис. 4.11 R_п – сопротивление повторного заземлителя). При отсутствии R_п напряжение на корпусе повреждённой установки может превышать 0,5U_ф, а в случае применения повторного заземлителя оно может быть несколько снижено.

Таким образом, при занулении безопасность человека, касающегося корпуса повреждённой установки, обеспечивается за счёт уменьшения времени воздействия опасного напряжения, действующего до момента срабатывания элемента защиты.

Для того чтобы обеспечить быстрое отключение аварийной установки, ток короткого замыкания согласно требованиям ПУЭ должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или в 1,4 раза превышать ток уставки автоматического выключателя.

В СЗН с занулением нельзя заземлять корпус установки, не присоединив его прежде к НЗП.

Защитное отключение — это автоматическое отключение всех фаз контролируемого участка сети, обеспечивающее безопасные для человека сочетания тока и времени его воздействия при возникновении опасности поражения человека током (ПУЭ-99). Такого рода ситуации возникают, например, в случаях замыканий на землю, снижения сопротивлений изоляции, неисправностях устройств заземления или зануления, а также при однофазном прикосновении человека к токоведущим элементам установок. Защитное отключение может использоваться как самостоятельная мера защиты, а также в сочетании с занулением или защитным заземлением для обеспечения большей безопасности.

Устройство защитного отключения (УЗО) может быть использовано в сетях с любым режимом нейтрали. Оно подключено к контролируемой электроустановке и при недопустимом ухудшении параметров электробезопасности отключает её от источника питания. Принцип защиты с помощью УЗО заключается в уменьшении времени протекания опасного тока через человека. Эффективность УЗО определяется его быстродействием. В любом случае сочетание напряжения прикосновения, действующего до момента отключения, и времени срабатывания должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.038-82*.Все УЗО строятся по одному функциональному принципу (рис. 4.12). Датчик Д реагирует на изменения одного или нескольких параметров Uэу , характеризующих электробезопасность. Его выходной сигнал U_д пропорционален используемому входному сигналу УЗО, на который оно реагирует. В формирователе аварийного сигнала Uас (ФАС) сигнал датчика U_д сравнивается с установленным уровнем срабатывания Uп. Он пропорционален уставке УЗО, т.е. значению входного сигнала устройства, при котором оно срабатывает. Если U_д>Uп, то сигнал U_АС через элемент согласования (по мощности, напряжению) ЭС приводит к размыканию контактов отключающего устройства ОУ. Практическое разнообразие УЗО определяется используемыми входными сигналами и выбранными конструктивными элементами. Входными сигналами могут являться ток нулевой последовательности (при несимметрии фазных токов утечки), напряжение нулевой последовательности (при несимметрии напряжений фаз относительно земли), напряжение корпуса установки относительно земли, ток замыкания (утечки) на землю.

Электрическое разделение сети. Реальные электрические сети могут иметь глухозаземлённую нейтраль, быть протяжёнными и разветвлёнными, что резко увеличивает опасность поражения при однофазном прикосновении человека. На рис. 4.13 показан пример разветвлённой однофазной сети, содержащей N ответвлений с соответствующими сопротивлениями изоляции. Результирующее сопротивление изоляции Z_из сети определяется как результат параллельного соединения сопротивлений изоляции N отдельных участков и сопротивлений изоляции Z_ЭУ электроустановок. Оно может оказаться недостаточным для обеспечения приемлемой безопасности однофазного прикосновения и может составлять, десятки кОм.

С целью повышения без­опасности в таких случаях применяют электрическое раз­деление разветвлённой сети на ряд участков с помощью специальных разделительных трансформаторов РТ (рис. 4.14). От каждого из них разрешается питание только одного электроприёмника с номинальным током элемента защиты не более 15 А. Участок сети, подключенный к вторичной обмотке РТ, имеет малые протяжённость и разветвлённость. Поэтому легко обеспечивается большое сопротивление изоляции проводников питания относительно земли. Разделительные трансформаторы могут входить в состав, блоков питания (преобразователей напряжения) радиоэлектронных устройств. Следует иметь в виду, что выводы вторичной обмотки РТ должны быть изолированы от земли.

Применение малых напряжений. Существенное повышение уровня электробез­опасно­сти может быть достигнуто путём уменьшения рабочих напряжений электроустановок. Если номинальное напряжение электроустановки не превышает длительно допустимой величины напряжения прикосновения, то даже одновременный контакт человека с токоведущими частями разных фаз может считаться относительно безопасным.

Малым называется напряжение не более 42 В переменного и не более 110 В постоянного тока, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 12 В, т. к. при таких напряжениях сопротивление тела человека обычно не менее 6 кОм и, следовательно, ток, проходящий через тело человека, не превысит 2 мА. Такой ток можно считать условно безопасным. В производственных условиях для повышения безопасности эксплуатации переносных электроустановок применяются малые напряжения 36 В (в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В (в особо опасных помещениях). Однако в любом случае малые напряжения являются лишь относительно безопасными, т.к. в худшем случае ток через тело человека может превысить значение порогового неотпускающего.

Источниками малого напряжения являются гальванические элементы, аккумуляторы, преобразователи напряжения или трансформаторы. Получение малых напряжений с помощью автотрансформаторов не допускается, т. к. токоведущие элементы сети малого напряжения в этом случае гальванически связаны с основной электрической сетью.

Область применения малых напряжений ограничивается в основном ручным электрифицированным инструментом, переносными лампами, светильниками местного освещения в помещениях, как с повышенной опасностью, так и особо опасных.

Электрозащитные средства —это средства индивидуальной защиты, служащие для защиты людей от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. По своему назначению средства защиты условно разделяют на изолирующие, ограждающие и предохранительные.

Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением, и от земли. Различают основные и дополнительные изолирующие средства. Основные изолирующие средства имеют изоляцию, способную длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и, следовательно, с их помощью можно касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Основными изолирующими средствами для электроустановок напряжением до 1000 В служат изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, указатели напряжения. Дополнительные изолирующие средства применяют лишь в комплекте с основными средствами для обеспечения большей безопасности. К ним относятся диэлектрические боты и галоши, изолирующие подставки и коврики. Все изолирующие средства должны подвергаться испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации, о чём на них делается соответствующая отметка.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, находящихся под напряжением (изолирующие накладки, щиты, барьеры, ограждения-клетки), а также для предотвращения появления опасного напряжения на отключенных токоведущих частях (переносные заземляющие устройства).

Предохранительные защитные средства служат для защиты персонала от факторов, сопутствующих его работе с электроустановками. К ним относятся средства защиты от падения с высоты (предохранительные пояса), при подъёме на высоту (монтёрские когти, лестницы), от световых, тепловых, механических, химических воздействий (защитные очки, щитки, рукавицы) и электромагнитных полей (экранирующие каски, костюмы).

Уравнивание потенциаловприменяют в помещениях, имеющих заземлённые или занулённые электроустановки для повышения уровня безопасности. При этом к сети заземления или зануления подключают элементы производственных конструкций, трубопроводы. С этой же целью в ванных комнатах жилых зданий металлические корпуса ванн должны быть гальванически соединены с металлическими трубами водопровода.

Двойная изоляция представляет собой совокупность рабочей и защитной (дополнительной) изоляции, при которой доступные прикосновению металлические части электроустановки не приобретают опасного напряжения при повреждении только рабочей или только защитной изоляции. Согласно требованиям ГОСТ 12.2.006-87 двойную изоляцию обязательно должны иметь устройства бытового или аналогичного общего применения. Установки с двойной изоляцией не следует заземлять или занулять, поэтому они не имеют соответствующих присоединительных элементов. В качестве дополнительной изоляции используют пластмассовые корпуса, ручки, втулки. Если устройство с двойной изоляцией имеет металлический корпус, он должен быть изолирован от конструктивных частей установки, которые могут оказаться под напряжением (шасси, оси регуляторов, статоры электродвигателей) изолирующими элементами.

Предупредительная сигнализацияслужит для выдачи сигнала опасности при приближении к частям, находящимся под высоким напряжением.

Блокировкипредотвращают доступ к неотключенным токоведущим частям электроустановки, например, при ремонте. Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи контактами, размыкающимися при открывании аппаратурной дверцы или не позволяют её открыть, если не снято высокое напряжение с токоведущих частей. Механические блокировки имеют конструктивные элементы, не позволяющие включит аппарат при открытой крышке или открыть аппарат, когда он включен.

Знаки и плакаты безопасности предназначены для привлечения внимания работающих к опасности поражения током, предписания, разрешения определённых действий и указаний с целью обеспечения безопасности. Они бывают запрещающими, предупреждающими, предписывающими и указательными.

Оглавление