Лекция №17-19 Защитные меры электробезопасности и заземление

Классификация электротехнических установок относительно мер электробезопасности

Функционирование электрического хозяйства (электрики), как и работа любой сложной технической системы, сопровождается появлением отрица­тельного воздействия на работающий персонал и окружающую среду. Опасный производственный фактор - это фактор, воздействие которого в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению состояния здоровья работающих или необратимым отрицательным воздействиям на окружающую среду.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей зависит от следующих параметров:

- рода тока и величины напряжения и тока;

- частоты переменного электрического тока;

- пути протекания тока через тело человека;

- продолжительности воздействия электрического тока или электрического, магнитного или электромагнитного полей на человека;

- условий внешней природной и производственной среды;

- индивидуальных особенностей людей.

Проходя через живые ткани, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействие. Обычно выделяют два вида поражений электрическим током: местные электрические травмы и электрический удар. Местные электрические травмы: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

Электрический удар наблюдается при воздействии малых токов при небольших напряжениях. Ток действует на нервную систему и на мышцы, вызывая паралич пораженных органов. Паралич дыхательных мышц, а также мышц сердца может привести к смертельному исходу. Прохождение тока может вызвать фибрилляцию сердца - беспорядочное сокращение и расслабление мышечных волокон сердца. Опытным путем установлено, что большие значения тока и напряжения более опасны. Наиболее опасен переменный ток. Чем короче время воздействия тока, тем меньше опасность.

Обычно выделяют следующие пороговые значения тока: порог ощущений тока - наименьший ощутимый ток (0,5-1,5 мА); порог неотпускающего тока - наименьший ток, при котором человек уже не может самостоятельно освободиться от захваченных электродов действием тех мышц, через которые проходит ток (6-10 мА); смертельный ток (100 мА и более). Пороговые значения зависят от индивидуальных особенностей людей, а опасность поражения током зависит не только от длительности, величины тока и напряжения, но и ряда других факторов: пути тока в теле человека, состояния внешней среды и других. Наиболее опасно прохождение тока через дыхательные мышцы и сердце.

По применяемым мерам по электробезопасности различают следующие виды электроустановок: 1) выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими - более 500 А - токами замыкания на землю); 2) выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю); 3) до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью; 4) до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Величина тока и путь его протекания через тело человека зависят от схе­мы прикосновения к частям электроустановок, находящимся под напряжением; состояния изоляции токоведущих частей; режима работы нейтрали источника питания, величины сопротивления тела человека и от ряда других обстоятельств. Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть двухполюсными и однополюсными.

Во всех случаях соединения частей электроустановки, находящихся под напряжением, с землей или с металлическими нетоковедущими частями, не изолированными от земли, от них в землю проходит ток через электрод, который осуществляет контакт с землей. Специальный металлический электрод, находящийся в соприкосновении с землей, принято называть заземлителем.

Электробезопасность обеспечивается: конструкцией электроустановок; техническими способами и средствами; организационными и техническими мероприятиями.

Для безопасности труда персонала необходимо:

- соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия, ограждения токоведущих частей;

- применение блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям;

- применение надлежащей изоляции, а в отдельных случаях - повы­шенной;

- применение двойной изоляции;

- компенсация емкостных токов замыкания на землю;

- надежное и быстродействующее автоматическое отключение частей электрооборудования, случайно оказавшихся под напряжением и поврежденных участков сети, в том числе защитного отключения;

заземление или зануление корпусов электрооборудования и элементов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие по­вреждения изоляции;

- выравнивание потенциалов;

- применение разделительных трансформаторов;

применение напряжений ≤ 42 кВ переменного тока частотой 50 Гц и ≤ 110 В постоянного тока;

- использование предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

применение устройств, снижающих напряженность электрических полей;

- использование защитных средств и приспособлений, в том числе для за­щиты от воздействия электрического поля, в которых напряженность превы­шает допустимые нормы.

Все перечисленные мероприятия представляют конструктивные и технические способы и средства обеспечения безопасности. Ни одну из перечисленных выше мер нельзя считать универсальной.

Заземляющие устройства: общие сведения, расчет заземляющих устройств, расчет молниезащитных устройств зданий и сооружений.

Заземляющие устройства в электроустановках выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью следует выполнять с соблюдением требований к их сопротивлению или к напряжению прикосновения, а также к конструктивному выполнению и к ограничению напряжения на заземляющем устройстве. Норма сопротивления заземляющего устройства в электроустановках напряжением выше 1 кВ сети с эффективно заземленной нейтралью установлена в 0,5 Ом, включая сопротивление естественных заземлителей. С целью уменьшения возможного напряжения прикосновения путем выравнивания электрического потенциала регламентирована конструкция заземляющего устройства. На территории электроустановки должна быть заземляющая сетка, образованная электрически соединенными между собой горизонтальными продольными и поперечными заземлителями.

Продольные заземлители следует прокладывать вдоль осей электрооборудования со стороны обслуживания на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли и на расстоянии 0,8-1 м от фундаментов или оснований оборудования. Допускается увеличение расстояний от фундаментов или оснований оборудования до 1,5 м с прокладкой одного заземлителя для двух рядов оборудования, если стороны обслуживания обращены друг к другу, а расстояние между фундаментами двух рядов не превышает 3 м.

Поперечные заземлители нужно прокладывать в удобных местах между оборудованием на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли. Расстояние между соседними поперечными заземлителями рекомендуется принимать увеличивающимися от периферии к центру заземляющей сетки. При этом первое и последующие расстояния, начиная от периферии, не должны превышать соответственно 4; 5; 6; 7,5; 9; 11; 13,5; 16; 20 м. Такие шаги поперечных заземлителей способствуют наиболее полному выравниванию электрических потен­циалов в пределах территории, на которой расположена заземляющая сетка. В местах присоединения нейтралей силовых трансформаторов и короткозамыка- телей к заземляющему устройству размеры сетки не должны превышать 6x6 м².

Горизонтальные заземлители следует прокладывать по краю территории для образования замкнутого контура. Если заземляющее устройство выходит за пределы огороженной территории электроустановки, то горизонтальные заземлители, проложенные вне этой территории, следует прокладывать на глубине не менее 1 м. Внешний контур заземляющего устройства рекомендуется выполнять в виде многоугольника с тупыми или скругленными углами. Это требование направлено в первую очередь на уменьшение возможного напряжения, приложенного к телу человека по пути нога-нога (шаговое напряжение) вблизи вершин углов контура.

В целях исключения выноса потенциала за пределы территории электроустановки запрещается питание приемников, находящихся вне территории электроустановки, от трансформаторов с заземленной нейтралью при напряжениях 380/220 В, а приемников, находящихся в пределах территории электроустановки, от трансформаторов при 220/127 В. В случае необходимости питание таких приемников должно осуществляться от трансформаторов с изолированной нейтралью.

В электроустановках до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью требования, предъявляемые к заземляющему устройству, учитывают особенности обеспечения электробезопасности людей системой зануления при замыканиях на корпус. Установлено, что сопротивление заземляющих устройств, к которым присоединяют нейтрали трансформаторов и генераторов или выводы источника однофазного тока, зависит от линейного напряжения в трехфазных сетях или от напряжения источника однофазного тока, а также от удельного сопротивления земли.

При линейном напряжении 660, 380, 220 В или напряжении однофазного тока 380, 220, 127 В удельное сопротивление заземляющего устройства в тече­ние всего срока его службы не должно превышать соответственно 2, 4 и 8 Ом. Требуемое сопротивление заземляющего устройства должно обеспечиваться с учетом использования естественных заземлителей, а также системы повторных заземлений нулевого провода ВЛ напряжением до 1 кВ, однако в тех случаях, когда количество BЛ не менее двух. При удельном сопротивлении ρ земли более 100 Ом м допускается увеличивать нормы сопротивления заземляющих устройств в 0,01ρ раз, но не более чем в 10 раз.

Для обеспечения автоматического отключения участка с однофазным замыканием заземляющие проводники следует выбирать таким образом, чтобы при замыкании на корпус или нулевой провод возникал ток короткого замыкания, превышающий: в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя; в 3 раза номинальный ток нерегулированного расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только отсечку, проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс, и на коэффициент запаса 1,1. При отсутствии заводских данных для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А кратность тока короткого замыкания относительно уставки следует принимать не менее 1,4, а с номинальным током свыше 100 А - не менее 1,25. Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного проводника.