Меры защиты в электроустановках

Безопасность электроустановок обеспечивается применением ря- да защитных мер.

К техническим мерам защиты относят:

– защитное заземление;

– зануление;

– защитное отключение;

– выравнивание потенциалов;

– применение малых напряжений (не более 42 В);

– блокировку;

– ограждающие устройства;

– повышенную изоляцию токоведущих частей;

– электрическое разделение сетей;

– предупредительную сигнализацию, плакаты, знаки безопасности и др.

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соедине- ние с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип дейст- вия – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус (рис. 5.1). Это дости- гается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого к потенциалу за- земленного оборудования.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя (металли- ческих проводников, находящихся в непосредственном соприкосно- вении с землей) и заземляющих проводников, соединяющих зазем- ленные части электроустановки с заземлителем.

Заземление может быть естественным и искусственным.

Естественное заземление – это находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части зданий и сооружений производст- венного назначения (арматура строительных конструкций, коммуни- кации и др.).

L 1 L 2 L 3

 

Рис. 5.1. Принципиальная схема защитного заземления

 

Искусственное заземление – это совокупность металлических проводников (шин, труб, угольников), закопанных на расчетную глу- бину.

Заземление может быть контурным и выносным. Контурное уст- раивается по контуру площадки, на которой размещено оборудова- ние, а также внутри этой площадки и служит для выравнивания по- тенциала.

Выносное выносится за контур оборудования и располагается на некотором удалении от него. Этот тип заземляющего устройства ме- нее эффективен по сравнению с контурным. Как правило, заземление делают выносным в случае:

– невозможности по каким-либо причинам разместить заземли- тель на защищаемой территории;

– наличия высокого сопротивлении земли на данной территории (например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой тер- ритории мест со значительно лучшей проводимостью земли (сырой, глинистый грунт);

– рассредоточенного расположения заземляемого оборудования (например, в горных выработках).

Рассмотрим действие защитного заземления. При прикосновении человека к заземленному корпусу электроустановки, случайно ока- завшемся под напряжением, ток однофазного замыкания на землю разветвляется. Первая ветвь образуется защитным заземлением, вто- рая – создается телом человека.

Сила тока, проходящего через тело человека, в данном случае оп- ределяется формулой:

R з

I чел= I 0⋅ R + R,

з чел

 

где I 0 – сила тока однофазного замыкания на землю, А;

R з – сопротивление защитного заземления, Ом;

R чел – сопротивление тела человека, Ом.

Как видно из приведенной формулы, сила тока, проходящего че- рез тело человека, уменьшается при снижении сопротивления зазем- ления, т.е. при R з → 0 и I чел→ 0.

С целью обеспечения безопасного прикосновения в случае замы-

кания фазы на корпус электроустановки в системе с глухозаземлен- ной нейтралью с напряжением до 1 кВ устраивается зануление.

Защитное зануление – преднамеренное электрическое соедине- ние с нулевым защитным проводником металлических нетоковеду- щих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (замыкание между фазным и нулевым проводами) с це- лью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты, и тем самым автоматически отключить поврежденную уста- новку от питающей сети (рис. 5.2).

Безопасность обеспечивается достаточно быстрым отключением, в результате которого ток, проходящий через тело человека, не дос- тигает опасной для организма величины.

 

L 1 L 2 L 3

PEN

Рис. 5.2. Принципиальная схема зануления

 

Область применения защитного заземления и зануления в зависи- мости от режима работы нейтрали источника тока и номинального

напряжения (U н, кВ), при котором работает электроустановка, при- ведена в табл. 5.1.

 

Область применения защитного заземления и зануления

Таблица 5.1

Режим работы нейтрали	U н, кВ
менее 1	более 1
Изолированная	Заземление: R ⋅з ≤ 4 Ом; при мощности трансформатора менее 100 кВ А R з ≤ 10 Ом	Заземление: R з – расчетная величина, зависящая от силы тока замыкания на землю, А
Глухозаземленная	Зануление	Заземление: R з ≤ 0,5 Ом

Величина сопротивления защитного заземления регламентируется ГОСТ 12.1.030–81 ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление и зануление» [2] и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [3]. Защитное отключение – быстродействующая защита, обеспечи- вающая автоматическое отключение электроустановки при возник- новении в ней опасности поражения током. Функции устройства за- щитного отключения (УЗО) заключаются в ограничении не величи- ны тока, проходящего через тело человека, а времени его протекания

(быстродействие от 0,03 с до 0,2 с).

При срабатывании защитного отключения отключаются все три фазы электроустановки, в то время как при занулении отключается одна аварийная фаза.

Основаны УЗО на различных принципах действия. УЗО постоян- но контролирует входной сигнал и сравнивает его с заданной вели- чиной. Если входной сигнал больше заданной величины, то УЗО срабатывает. УЗО может реагировать на напряжение корпуса элек- троустановки относительно земли, на ток или на снижение уровня изоляции ниже определенного предела сопротивления изоляции. Наиболее совершенными являются УЗО, реагирующие на ток утечки (защищают от поражения электрическим током в случае прикосно- вения к металлическим корпусам, оказавшимся под напряжением из- за повреждения изоляции и при прямом прикосновении к токоведу- щим частям). Кроме того, УЗО защищают электроустановки от воз- гораний, первопричиной которых являются токи утечки, вызванные ухудшением изоляции.

Блокировка исключает доступ к токоведущим частям, пока с них не снято напряжение, либо обеспечивает автоматическое снятие на- пряжения при появлении возможности прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям (например, снятие напряжения при открытии двери).

Электрическое разделение сетей представляет собой разделение сети на отдельные, электрически не связанные между собой участки, для которых используются специальные разделяющие трансформа- торы и преобразователи частоты.

Если единую, сильно разветвленную сеть с большой емкостью и малым сопротивлением изоляции разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые будут обладать незначительной ем- костью и высоким сопротивлением изоляции, то опасность пораже- ния резко снизится.

К организационным мерам защиты от поражения электрическим током относится:

– классификация электроустановок (в зависимости от режима работы нейтрали и номинального линейного напряжения согласно ПУЭ выделяют установки с напряжением до 1 кВ и свыше 1 кВ);

– подразделение помещений на группы по доступности электро- оборудования (4 группы: замкнутые электромашинные помещения, обычные электромашинные помещения, производственные и учебные помещения, бытовые и административные помещения);

– классификация помещений по опасности поражения элек- трическим током (помещения без повышенной опасности, с повы- шенной опасностью и особо опасные (табл. 5.2));

– график работы;

– квалификация персонала (пять квалификационных групп).

Таблица 5.2

Классификация помещений по опасности поражения электрическим током

 

Категория помещения	Характеристика
Без повышен- ной опасности	Помещения, в которых отсутствую условия, создающие повы- шенную или особую опасность
С повышенной опасностью	Помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырость; токопрово- дящая пыль; токопроводящие полы; высокая температура; возмож- ность одновременного прикосновения человека к металлическим конструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологи- ческим аппаратам, механизмам и п.т., с одной стороны, и к метал- лическим корпусам электрооборудования, с другой стороны
Особо опасные	Помещения, характеризующиеся наличием одного из следую- щих условий, создающих особую опасность: особая сырость (100 %); химически активная или органическая среда. Помещения, характеризующиеся наличием одновременно двух и более условий, создающих повышенную опасность

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) подразделяют на ос- новные и дополнительные.

Основными защитными средствами называются такие, которые обладают изоляцией, способной длительно выдерживать рабочее на- пряжение электроустановки и поэтому ими допускается касаться то- коведущих частей, находящихся под напряжением. Это диэлектриче- ские перчатки, изолирующие штанги, слесарно-монтажный инстру- мент с изолирующими рукоятками и др.

Дополнительными защитными средствами являются такие, кото- рые сами не могут обеспечить безопасность при касании токоведу- щих частей. Их назначение – усилить защитное действие основных средств. К дополнительным средствам относят: диэлектрические га- лоши, диэлектрические резиновые коврики, изолирующие подставки и др.