Организационные и технические защитные мероприятия

 

Организационные мероприятия включают:

1. 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).

2. 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, пропаганда правил электробезопасности (плакатов, видеофильмов и пр.).

3. Назначение ответственных за электрохозяйство лиц.

4. Контроль правильности устройства электропроводки и установки электрооборудования в соответствии с ПУЭ.

5. 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 Ом для двойной или усиленной изоляции. В случае несоответствия электрооборудовния предъявляемым требованиям – предусмотрен его ремонт.

6. Контроль надежности СИЗ от поражения электрическим током.

 

Технические мероприятия включают:

1. Применение устройств (предохранителей, отключающих реле и т.п.) защиты электроустановок и сетей от перегрузок, и токов коротких замыканий.

2. Защиту людей и животных от прикосновения к токоведущим частям оборудования (применение глухого ограждения высоковольтного оборудования и размещение его в отдельных зданиях, изоляция токоведущих частей электрооборудования, установка защитных ограждений, расположение электроприборов на недоступной для людей и животных (более 2м) высоте).

3. Защита от поражения электрическим током при переходе напряжения на металлические корпуса электроустановок (устройство защитного заземления, зануление электроустановок в сетях с глухозаземленной нейтралью, применение защитного отключения, использование электрооборудования с малым (менее 42В) 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).

 

Защитное заземление

 

Защитным заземлением называют преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.

Заземляют все электроустановки, работающие при номинальном напряжении переменного тока 50 В, постоянного и выпрямленного тока более 120 В (кроме светильников, подвешенных в помещениях без повышенной опасности поражения электрическим током на высоте не менее 2м при условии изоляции крючка для подвески светильника пластмассовой трубкой).

 

 

Область применения защитного заземления:

1.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.

2.Сети переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точки обмоток источников тока напряжением свыше 1000 В.

 

Рис. 10. Принципиальная схема защитного заземления

 

Заземляющее устройство (рис.10) 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 R_ч значительно больше сопротивления заземляющего устройства R_з, то сила тока I_ч, протекающего через человека, оказывается намного меньшей, чем сила тока I_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 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 заземленных 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 R_з 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. 11. Схемы заземлителей:

а- стержневого вертикального круглого сечения у поверхности земли; б- стержневого круглого сечения, вертикального заглубленного в землю; в- горизонтальной полосы, заглубленной в землю

Рис. 12. Схема измерения сопротивления с помощью вольтметра и амперметра

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 нулевым защитным проводниками) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и отключение поврежденной электроустановки от питающей ее сети (рис.13.). Такой защитой могут служить 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 земли снижается. Сечение и материал нулевого защитного проводника выбирают из условия, чтобы его проводимость была не менее 50% полной проводимости фазного провода.

 

Рис.13. Принципиальная схема зануления:

R₀- сопротивление заземления нейтрали источника тока; R_п- сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; I_к- ток короткого замыкания; I_н- часть тока короткого замыкания, протекающая через нулевой проводник; I_з- часть тока короткого замыкания, протекающая через землю; U_ф и U_л- фазное и линейное напряжения электросети

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,

 

I_п = ,

 

где К_П – коэффициент кратности пускового тока: для трехфазных асинхронных электродвигателей К_п= 5…7; Р_э- мощность электродвигателя, кВт; U_л- фазное напряжение электросети, В; cosφ и η_э – коэффициенты мощности и полезного действия электродвигателя (в расчетах cosφ=0,8; значение η_э определяют по паспорту электродвигателя).

 

Сила расчетного тока предохранителей, А,

 

I_р.п.=0,4 I_п.

 

При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключится, если ток однофазного короткого замыкания I_к, удовлетворяет условию

 

Iк≥К_ТI_Н,

 

где К_Т – коэффициент кратности тока: при защите автоматическим выключателем, срабатывающим без выдержки времени, К_Т= 1,25…1,4; при защите предохранителями К_Т≥3 (во взрывоопасных помещениях К_Т≥4); при защите автоматическим выключателем с обратно зависимой от тока характеристикой К_Т≥3(во взрывоопасных помещениях К_Т≥6); I_Н- 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 них должна быть одинаковая изоляция. 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

100 м.

 

Защитное отключение

 

Защитным отключением называют быстродействующую защиту, обеспечивающую автоматическое отключение электроустановки напряжением до 1000 В 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 100 В 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 и 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:

1. Потенциал корпуса электроустановки.

2. Ток замыкания на землю.

3. Напряжение нулевой последовательности.

4. Ток нулевой последовательности.

5. Напряжение фазы относительно земли.

6. Оперативный ток.

 

 

Рис. 14. Схема УЗО, реагирующего на напряжение корпуса электроустановки относительно земли:

R_з- сопротивление заземлителя;M- электродвигатель