ЗАЩИТА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Электроустановки — это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооруже­ниями и помещениями, в которых они установлены), пред­назначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

Конструкция электроустановок должна удовлетворять требова­ниям ПУЭ в соответствии с ее назначением.

Для обеспечения безопасности неэлектротехнического и тех­нического персонала, обслуживающего электроустановки, исполь­зуются как отдельные защитные средства и способы, так и их со­четания, т.е. система защиты.

При выборе и расчете соответствующих средств и мер защиты применительно к своему объекту следует исходить из требований стандартов (ГОСТ 12.1.009-78: ССБТ. «Электробезопасность. Тер­мины и определения»; ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ. «Электробезопас­ность. Общие требования и номенклатура видов защиты»; ГОСТ 12.1.013—78. ССБТ. «Строительство. Электробезопасность» и др.), а также соответствующих глав Правил устройств электроустано­вок (ПУЭ), Правил эксплуатации электроустановок (ПЭЭ), Пра­вил по технике безопасности (ПТБ).

Защитой от прикосновений ктоковедущим частям электроус­тановок является изоляция проводов, ограждения, блокировки и другие защитные средства.

Высокое сопротивление изоляции проводов относительно зем­ли и корпусов электроустановок создает безопасные условия для обслуживающего персонала.

Во время работы электроустановок состояние электрической изоляции ухудшается за счет нагревания, механических повреж­дений, влияния климатических условий и окружающей производ­ственной среды (химически активных веществ и кислот, темпе­ратуры, давления и большой влажности или чрезмерной сухости).

Нормируемые значения сопротивления изоляции в зависимо­сти от назначения электроустановок приведены в ПУЭ, а также в ПЭЭ и ПТБ. Контроль изоляции проводится периодически и по­стоянно с применением специальных устройств.

Ограждения, которые бывают сплошными и сетчатыми, долж­ны быть огнестойкими.

В установках напряжением свыше 1000 В должны строго со­блюдаться допустимые расстояния от токоведущих частей до ог­раждений, которые нормируются ПУЭ.

Блокировка применяется в электроустановках, в которых про­изводятся работы на ограждаемых токоведущих частях. Она авто­матически обеспечивает снятие напряжения с токоведущих час­тей электроустановок при проникновении к ним без санкциони­рованного доступа.

Защитой от напряжения, появившегося на корпусах электро­установок в результате нарушения изоляции, являются защитное заземление, зануление и защитное отключение.

Для практических работников по ОТ, безусловно, представля­ет интерес методика расчета заземляющих устройств, как одного из множества средств электробезопасности для промышленных предприятий, разработанная Санкт-Петербургским Балтийским государственным техническим университетом, содержание кото­рой приводится ниже.

Защитное заземление применяется в сетях переменного тока с изолированной нейтралью с напряжением до 1000 В и заключает­ся в соединении нетоковедущих металлических частей электроус­тановок с землей. Заземление подключают к электроприемнику посредством заземляющего проводника, поэтому при конструи­ровании оборудования и приборов, питающихся от сетей перемен­ного тока, должны предусматриваться болты, клеммы или винты для заземления. Основным элементом защитного заземления яв­ляется заземляющее устройство. Работники различных специаль­ностей должны знать расчет заземляющих устройств, например, установка различного типа ЭВМ требует индивидуального зазем­ляющего устройства и т.д.

Методика расчета заземляющих устройств. Для расчета зазем­ляющего устройства необходимы следующие данные:

• сопротивление заземляющего устройства (R_;i), требуемого по правилам устройства электроустановок (ПУЭ);

• удельное сопротивление грунта (г);

• длина, диаметр и глубина расположения в грунте искусствен­ных заземлителей;

• повышающий коэффициент (к_п).

В соответствии с ПУЭ R₃ должно быть не более 4 Ом. Для мощ­ности источников электроэнергии до 100 кВА R₃ < 10 Ом, а при токах замыкания на землю более 500 A R₃ < 0,5 Ом.

Удельное сопротивление грунта (г) зависит от характера грун­та и его влажности. Данные об удельном сопротивлении для не­которых видов грунта и их влажности приведены в табл. 16.

На практике опытным путем замеряют заземление одиночного заземлителя, а по нему рассчитывают удельное сопротивление грунта.

Таблица 16 Удельное сопротивление грунта для заземляющего устройства

Для постоянных заземляющих устройств в качестве искусствен­ных заземлителей используют стальные (газопроводные) трубы диаметром 40—60 мм или стержни из уголковой стали, забиваемые вертикально в грунт.

Наиболее часто при устройстве искусственного заземления применяют вертикальные заземлители, которые забивают на рас­стоянии (h) = 0,5—0,8 м от поверхности земли (рис. 4). При та­ком расположении заземлителей удается в течение всего года иметь более устойчивое значение сопротивления заземляющего устройства, чем, например, при расположении заземлителей в го­ризонтальном направлении.

Диаметр трубы и глубину ее забивки выбирают в зависимос­ти от характера грунта, руководствуясь экономическими сообра­жениями.

Опытным путем установлено, что влияние диаметра заземлителя на сопротивление растеканию тока меньше, чем влияние, оказываемое глубиной забивки.

Повышающий коэффициент (к„) учитывает глубину забивки одиночных заземлителей и влажность грунта, в среднем он может быть принят как к_п = 1,5.

По удельному сопротивлению грунта (г) и повышающему ко­эффициенту (к_п) находят расчетное удельное сопротивление грун­та rрасч ⁼ kпr Ом*см..

Сопротивление растеканию одиночного заземлителя можно вычислить по формуле:

где г_расч — расчетное удельное сопротивление грунта, Ом *см; 1, d — длина и диаметр трубы одиночного заземлителя, см; t = 1/2 + h, см (см. рис. 4); h — глубина заложения трубы.

Приближенное число заземлителей n = R1/R_доп, где R_доп — нормируемое значение заземляющего устройства.

При определении фактического сопротивления растеканию тока для соединительной полосы между одиночными заземли ге­лями необходимо учитывать коэффициент использования поло­сы г|_11с, так как между соединительной полосой и трубами проис­ходит взаимное экранирование.

Одиночные заземлители в групповом заземлителе могут быть расположены в ряд (рис. 5а) или по контуру (рис. 56).

Коэффициенты использования (nтр) вертикальных стержневых заземлителей, расположенных в ряд или по контуру, можно оп­ределить из табл. 17.

В табл. 18 приведены значения коэффициентов использования nп полос связи горизонтального полосового заземлителя, соеди­няющего вертикальные стержневые заземлители.

б)

Ггрсвгр

Рис.5. Групповое расположение заземлителей

Таблица 17 Коэффициенты использования стержневых заземлителей

Таблица 1 Коэффициенты использования полосовых заземлителей

Для нахождения коэффициентов использования труб предва­рительно определяют расположение труб в групповом заземлителе (в ряд или по контуру), а затем учитывают расстояние между трубами. При небольшом количестве труб (менее пяти) они рас­полагаются в ряд, при большом — по контуру. Расстояние между трубами выбирают из соотношения 1 < а < 3.

По приближенному числу заземлителей (п) по табл. 17 опре­деляют коэффициент использования труб. После этого находят число труб п = п /n _тр с учетом найденного коэффициента исполь­зования п = n/nтр. Затем уточняют коэффициент использования труб с учетом найденного количества труб (n) и определяют со­противление растеканию тока труб группового заземлителя: R_тр = R1 / n n_rp, где а — расстояние между заземлителями.

Сопротивление растеканию тока одиночной полосы связи (рис. 6) Rо.п., (в омах) определяют по формуле

Rоп = 0.366r_расч lg 21_п

lп bh

где lп — длина полосы связи, см; 1_п = 1,05 • а • n;

h — расстояние от поверхности земли до полосы связи, см

b — ширина полосы связи, см.

Сечение полосы связи должно быть не менее 100—120 мм² этих соображений выбирают ее толщину и ширину.

С помощью табл. 18 определяют коэффициент использования полосы связи n_п и вычисляют сопротивление растеканию тока по­лосы связи Rп с учетом найденного коэффициента использования Rп= Ro.п /nп, Ом.

Рис. 6. Полоса связи зазсмлитслсй

Общее сопротивление растеканию тока заземляющего устрой­ства R3 = l/(l/Rтр + l / Rп ) должно быть не более установленной нормы, в противном случае увеличивается число заземлителеи и расчет повторяется.

Пример расчета

Исходные данные: заземлители размещены по контуру в три ряда; сопротивление заземляющего устройства R3=J4 Ом; разме­ры одиночного заземлителя (трубы) l= 2,5м; d_Hap = 50см; рассто­яние между трубами а = 2,5м; глубина заложения труб h = 0,8м; размер соединительной полосы связи 25x4 мм; грунт — чернозем; повышающий коэффициенте kп = 1,5.

Расчет 1. Определяют расчетное сопротивление грунта: для чернозема r_расч = 2х 10⁴ Ом •см,

rрасч ⁼ 2х 10⁴ = v х k_n = 1,5х2х 10⁴ Ом•см.

2. Определяют сопротивление растеканию тока одиночного трубчатого вертикального заземлителя:

0,366 rрасч

R1= l (lg 2l/d+1/2lg(4t+1)/(4t-1))=(0,366*3*10(4))/250x(lg(2*250)/5+1/2lg (4*205+250)/(4*205-250)=93,846 Ом

3. Ориентировочное число заземлителеи (труб) без учета коэф­фициента использования

n=R1/R3= 93,846/4=23,46=24

4. По табл. 17 определяют коэффициент использования для трубы nтр = 0,42.

5. Число труб в грунтовом заземлителе с учетом коэффициен­та использования

n=n/nтр=24/0,42=57,12=58

6. Уточняют коэффициент использования n_Тр(см. табл. 17) для 58 труб: n_Тр == 0,35.

7. Сопротивление растеканию всех труб

Rтр = R1/nnтр = 93,846/(58*0,35) = 4,62 Ом

8. Длина полосы связи, объединяющей трубы в один группо­вой заземлитель, lп = 1,05 an = 1,05•250•58 = 15225 см, где а = l = 250 см (по условию).

9. Определяют сопротивление растеканию тока одиночной по­лосы связи:

Rо.п.=(0,366rрас/ln)lg(2lп/bh), Ом

где b = 2,5 см,, h = 80 см — расстояние от поверхности земли до полосы связи;

0,366x3 х10⁴ 2х15225²

Rо.п. = —---------- lg------- = 4,588 Ом

15225 2,5x80

10.По табл. 18 находят коэффициент использования полосы связи (заземлители расположены по контуру, а/1= 1 и n = 60): n_п = 0,2.

11.Сопротивление растеканию тока полосы связи, объединя­ющей все трубы, с учетом коэффициента использования полосы связи

Rп = Rо.п./nп = 4,588/0,22 = 22,94 Ом

12. Общее сопротивление заземляющего устройства

Rз= 1/ (1/R_тр+1/R_п) = 1/ (1/4,62+1/22,94) = 3,84 Ом,

что удовлетворяет поставленному условию: 3,84<4 Ом.

Зануление, т.е. преднамеренное соединение корпусов электро­установок с нулевым проводом от заземленной нейтрали источ­ника тока, устанавливается в сетях с заземленной нейтралью на­пряжения до 1000 В, так как одно защитное заземление не обес­печивает достаточно надежной и полноценной защиты.

Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, при котором срабаты­вает защита (плавкие предохранители, автоматы) и электроуста­новка отключается. Схема зануления включает в себя и заземля­ющие устройства нейтралей источников тока. Занулению практи­чески подлежат все станки, электрические двигатели, цеховые металлические светильники и др.

Малые напряжения (не более 42 В) рекомендуется применять в условиях повышенной и особой опасности для питания перенос­ных светильников, инструментов и др. При этом заземления или зануления электроустановок не требуется,,в том числе и до 110 В постоянного тока. Для подключения этих устройств предусматри­ваются розетки.

Для получения малых напряжений применяются разделитель­ные и понижающие трансформаторы с высокой электрической изоляцией.

Защитное отключение — это быстродействующая защита, обес­печивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током (при замыкании на корпус, снижении сопротивления изоляции сети, а также в случае прикосновения человека непосредственно кто-коведущей части). Защитное отключение рекомендуется приме­нять в качестве основной или дополнительной меры защиты, если безопасность не может быть обеспечена с помощью заземления или зануления, либо если эти устройства вызывают трудности с точки зрения применения или экономических соображений.

Электрозащитные средства предназначены для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током и воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.

К ним относятся: изолирующие штанги (оперативная, для на­ложения заземления, измерительные), изолирующие (для опера­ций с предохранителями) и электроизмерительные клещи, указа­тели напряжения; диэлектрические перчатки, боты, галоши, ков­рики, изолирующие накладки и подставки, переносные заземления, плакаты и знаки безопасности.

В электроустановках при необходимости следует также приме­нять средства индивидуальной защиты (очки, каски, противога­зы, страховочные канаты и др.).

Электрозащитные средства делятся на основные и дополни­тельные.

Основными называются такие средства, изоляция которых на­дежно выдерживает рабочее напряжение электроустановки. При использовании этих средств допускается прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Дополнительными называются такие изолирующие средства, которые сами по себе не могут обеспечить безопасности от пора­жения током, а лишь дополняют основные защитные средства;

К дополнительным средствам защиты относятся в электроус­тановках:

• напряжением выше 1000 В — диэлектрические перчатки, ру­кавицы, галоши, боты, коврики и изолирующие подставки;

• до 1000 В —диэлектрические галоши, коврики и подставки.

Ограждающие средства служат для временного ограждения токоведущих частей (переносные ограждения, щиты, ограждения-клетки, ширмы, накладки, изолирующие колпаки).

Исправность средств защиты должна проверяться перед каж­дым их применением, а также периодически каждые 6—12 меся­цев. Изолирующие электрозащитные средства периодически под­вергаются электрическим испытаниям.

Для предупреждения ошибочных действий используют предуп­редительные плакаты; для временного заземления отключенных токоведущих частей с целью предупреждения опасности на слу­чай ошибочного включения применяют временные заземления.

Поиск по сайту: