1.6. Средства защиты от поражения электрическим током

В соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 ССБТ «Электробезопасность. Термины и определения» в качестве средств и методов защиты от по­ражения электрическим током применяют:

1. изоляцию токоведущих частей (нанесение на них диэлектриче­ского материала – пластмасс, резины, лаков, красок, эмалей т.п.);

2. двойную изоляцию – на случай повреждения рабочей;

3. воздушные линии, кабели в земле;

4. ограждение электроустановок;

5. блокировочные устройства, автоматически отключающие напряже­ние электроустановок при снятии с них защитных кожухов и ограждений;

6. малое напряжение (не более 42 В) для освещения в условиях по­вышенной опасности;

7. изоляцию рабочего места (пола, настила);

8. заземление или зануление корпусов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции;

9. выравнивание электрических потенциалов;

10. автоматическое отключение электроустановок;

11. предупреждающую сигнализацию (звуковую, световую) при по­явлении напряжения на корпусе установки; надписи, плакаты, знаки;

12. Средства индивидуальной защиты.

27

Применение малых напряжений (до 42 В). Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В, когда ток, как прави­ло, не превышает 1 – 1,5 мА. Очень малые напряжения применяют в шах­терских лампах (2,5 В) и некоторых бытовых приборах (карманные фона­ри, игрушки и т.п.). Применение малых напряжений (12, 36 и 42 В) огра­ничивается ручным электрифицированным инструментом, ручными пере­носными лампами и лампами местного освещения в помещениях с повы­шенной опасностью и особо опасных.

Электрическое разделение сетей. Если единую, сильно разветвлен­ную сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, кото­рые будут обладать небольшой емкостью и высоким сопротивлением изо­ляции, то опасность поражения резко снижается.

Обычно электрическое разделение сетей осуществляется путем под­ключения отдельных электроустановок через разделительные трансформа­торы. Защитное разделение сетей применяется в электроустановках на­пряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной степе­нью опасности, например, в передвижных установках, ручном электрифи­цированном инструменте и т.п.

Электрическая изоляция. В электроустановках применяют рабо­чую, дополнительную, двойную и усиленную изоляцию. При вводе в экс­плуатацию новых или прошедших ремонт электроустановок проводятся приемосдаточные испытания с контролем сопротивления изоляции.

Защита от прикосновения к токоведущим частям установок.

В электроустановках напряжением до 1000 В применение изолированных проводов уже обеспечивает достаточную защиту от напряжения при при­косновении. При напряжениях свыше 1000 В опасно даже приближение к токоведущим частям. Для исключения опасности прикосновения к токове-дущим частям необходимо обеспечить их недоступность посредством ог­раждения и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

Защитное заземление. Защитным заземлением называется предна­меренное электрическое соединение с землей металлических нетоковеду-щих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением. Принципиальные схемы защитного заземления для сетей с изолированной и заземленной нейтралями представлены на рис. 7.

Принцип действия защитного заземления – снижение напряжения прикосновения при замыкании на корпус за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу зазем­ленной установки.

28

Рис. 7. Принципиальные схемы защитного заземления:

а – в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше;

б – в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В;

1 – заземленное оборудование; 2 – заземлитель защитного заземления;

3 – заземлитель рабочего заземления; R₃, R₀, R_ф – сопротивления

соответственно защитного, рабочего заземлений, изоляции фаз;

I₃ – ток замыкания на землю

Заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. В сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно, так как ток замыкания на землю зависит от со­противления заземления и при его уменьшении ток возрастает.

Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя – метал­лических проводников, находящихся в непосредственном соприкоснове­нии с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземленные части электроустановки с заземлителем. Заземляющие устройства бывают двух типов: выносные, или сосредоточенные, и контурные, или распреде­ленные.

Выносное заземляющее устройство (рис. 8) характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой установлено зазем­ляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площад­ки. При работе выносного заземления потенциал основания, на котором находится человек, равен или близок к нулю (в зависимости от удаленно­сти человека от заземлителя).

Защита человека осуществляется за счет малого электрического со­противления заземления, так как в соответствии с законом Ома больший ток будет протекать по той ветви разветвленной цепи, которая имеет

29

меньшее электрическое сопротивление. Такой тип заземляющего устрой­ства в ряде случаев лишь уменьшает опасность или тяжесть поражения электрическим током. Его достоинством является возможность выбора места размещения заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сы­рого, глинистого, в низинах и т.п.).

Рис. 8. Схема выносного заземления

Выносное заземляющее устройство применяют только при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряже­нием до 1000 В. В контурном заземляющем устройстве одиночные зазем-лители размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находит­ся заземляемое оборудование, или распределяют на всей площадке (зоне обслуживания оборудования) равномерно.

Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравнива­нием потенциала основания и его повышением до значений, близких к по­тенциалу корпуса оборудования. В результате обеспечивается высокая степень защиты от прикосновения к корпусу оборудования, оказавшегося под напряжением, и от шагового напряжения.

На рис. 9 представлена схема контурного заземления (кривые пока­зывают распределение электрического потенциала внутри и за пределами контура).

Как видно из показанных кривых, за пределами контура потенциал основания быстро снижается с увеличением расстояния, что может явиться причиной появления больших значений шагового напряжения в этих зо­нах. Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура вдоль проходов и проездов, в грунт закладывают специальные шины.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естествен­ным путем через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и дру­гие проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Контурное заземление применяют при высокой степени элек­троопасности и при напряжениях свыше 1000 В.

30

Рис. 9. Контурное заземление:

а – разрез по вертикали; б – вид в плане; в – распределение потенциалов;

I₃ – ток замыкания на землю; R₃ – сопротивление защитного заземления;

U_m – шаговое напряжение; U_пр – напряжение прикосновения

Выполнение заземляющих устройств. Различают заземлители ис­кусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле предметы, используемые для дру­гих целей.

В качестве искусственных заземлителей применяют одиночные и соединенные в группы металлические электроды, забитые вертикально (стальные трубы, уголки, прутки) или уложенные горизонтально в землю (стальные полосы, прутки).

В качестве естественных заземлителей можно использовать проло­женные в земле водопроводные и другие трубы, за исключением трубо­проводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией; металлические конструкции и арма­туру железобетонных конструкций зданий и т.п.

31

В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 защитному заземлению или занулению подлежат:

1. металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных;

2. все электроустановки в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также наружные установки при напряжении 42 В пере­менного тока и 110 В постоянного тока;

3. все электроустановки переменного тока в помещениях без повы­шенной опасности при номинальном напряжении 380 В и выше и постоян­ного – 440 В и выше;

4. все электроустановки во взрывоопасных зонах.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 В и с глухозаземленной нейтралью. Принцип действия зануления (рис. 10) заключается в том, что при замыкании фазы на корпус 1 между фазой и нулевым рабочим проводом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспечивающий срабатывание защиты и автоматическое от­ключение поврежденной фазы от установки.

Рис. 10. Принципиальная схема зануления:

1 – корпус; 2 – аппараты для защиты от токов короткого замыкания

(плавкие предохранители, автоматические выключатели и т.п.); 3 – нулевой

защитный проводник; 4 – повторное заземление;

R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_П – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

I_к – ток короткого замыкания; U_ф – фазное напряжение

32

Защитой могут являться плавкие предохранители или автоматиче­ские выключатели 2, устанавливаемые перед электроустановкой. Посколь­ку корпус 1 установки заземлен через нулевой защитный проводник 3 и за­земление нейтрали, до срабатывания защиты проявляется защитное свой­ство заземления.

При занулении предусматривается повторное заземление 4-го нуле­вого рабочего провода, если произойдет его обрыв на участке между точ­кой зануления установки и нейтралью сети. В этом случае ток короткого замыкания стекает по повторному заземлению в землю и через заземление нейтрали – на нулевую точку источника питания, т.е. обеспечивается рабо­та зануления.

Устройства защитного отключения (УЗО) – это быстродействую­щая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроуста­новки при возникновении опасности поражения человека электрическим током. В случае опасности (при замыкании фазы на корпус, при снижении электрического сопротивления фаз относительно земли ниже определенно­го предела и т.д.) происходит изменение определенных параметров элек­трической сети. Если контролируемый параметр выходит за допустимые пределы, подается сигнал на защитно-отключающее устройство, которое обесточивает установку или электросеть. УЗО должны обеспечивать от­ключение неисправной электроустановки за время не более 0,2 с.