III. Электробезопасность на строительной площадке

1. Общие положения электробезопасности на строительной площадке

Поражающее действие электрического тока на организм че­ловека зависит от параметров электрической цепи (напряжение, сопротивление тела человека и других участков электрической цепи, частота, род, величина и продолжительность действия то­ка) и условий окружающей среды в этот момент (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, проводимость по­лов и грунта, наличие токопроводящей пыли, оборудования и конструкций, электрически соединенных с землей, а также хими­ческих реагентов, разрушающих изоляцию, и пр.).

По опасности среды с точки зрения поражения человека электрическим током все помещения подразделяют на три группы:

помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из условий, создающих повышенную опасность: сырое помещение с относительной влажностью воздуха, дли­тельно превышающей 75%; пыльные помещения, в которых по условиям производства выделяется такое количество пыли, что она оседает на проводах, проникает внутрь аппаратов, машин н т. д.; помещения с токопроводящими полами; жаркие помеще­ния, в которых температура длительно превышает 30° С; помеще­ния с возможностью одновременного касания человеком элект­рически соединенных с землей металлических конструкций, ап­паратов, машин и др., с одной стороны, и металлических частей электроустановок, с другой;

особо опасные помещения, характеризующиеся наличием признаков, создающих особую, опасность: особо сырые помеще­ния, в которых относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, пол, стены, предметы покрыты влагой); помещения с химически активной средой, разрушающей изоляцию и токоведущие части электрооборудования; одновременное наличие двух или более условий, создающих повышенную опасность;

помещения без повышенной опасности, в которых отсутству­ют признаки, создающие повышенную и особую опасность.

К токопроводящим полам относят металлические, грунтовые, сырые деревянные, торцовые и кирпичные полы, сырые бетонные полы по грунту и железобетону и другие полы сходных конст­рукций, сопротивление которых менее 10000 ом.

При работе в помещениях с повышенной опасностью прави­лами техники безопасности предусматривается применять руч­ной электрифицированный инструмент, местные и переносные

источники освещения на напряжение не выше 36 в. При работе в особо опасных помещениях напряжение местных и переносных источников света должно быть не выше 12 в, а при применении ручного инструмента (на напряжение 36 в) предусматривается обязательное использование диэлектрических перчаток, бот, ков­риков и других индивидуальных защитных средств.

При невозможности использовать электроинструмент на на­пряжение 36 в в помещениях с повышенной опасностью допу­скается использовать инструмент на напряжение 127 или 220 в, но с обязательным применением индивидуальных защитных средств и заземлением корпуса инструмента.

При работе на строительной площадке вне помещений при оценке опасности поражения электрическим током руководству­ются изложенными признаками, создающими повышенную и осо­бую опасность. Так, работа на открытой строительной площадке с электроинструментом на 36 в допускается только при отсутст­вии дождя. При работе в металлических емкостях, траншеях, туннелях допускается использовать переносные источники света на напряжение не выше 12 в. Электропрогрев грунта и бетона, сварка арматуры и бетонирование, а также работа на земснаря­дах и других плавучих средствах и прочие сходные по призна­кам опасности работы относят к особо опасным.

При эксплуатации электроустановок, работающих от сети на­пряжением, большим указанных пределов, основными причина­ми электротравматизма являются: прикасание или приближение к токоведущим частям электроустановок; прикасание к нетоковедущим металлическим частям электроустановок н устройств, случайно оказавшихся под напряжением вследствие неисправно­стей; касание вторичных низковольтных сетей в случае перехода высокого напряжения на низкую сторону в трансформаторах и отсутствия соответствующей защиты.

К мерам, исключающим возможность электротравматизма по этим причинам при использовании электроэнергии на строитель­ной площадке, относятся:

исключение возможности прикасания или приближения (в высоковольтных установках) к токоведущим частям электро­установок;

защита нетоковедущих частей электрооборудования и элект­роустановок, которые могут оказаться под напряжением в слу­чае замыкания фазы на нетоковедущую часть;

защита на случай перехода высокого напряжения в низко­вольтную сеть.

Так как указанные общие меры защиты не обеспечивают безопасности лиц, обслуживающих электроустановки, при вы­полнении ремонтных и профилактических работ на электроуста­новках, эти лица должны быть обеспечены индивидуальными за­щитными средствами (диэлектрические перчатки, боты, галоши, коврики), специальным инструментом с изолирующими ручками и приборами для обнаружения тока (указатели напряжений с неоновой лампой и пр.). Для исключения возможности прика­сания и приближения к токоведущим частям электроустановок последние располагают на недоступной высоте или надежно изо­лируют или укрывают. Сопротивление изоляции аппаратов, вто­ричных цепей, электропроводок и других частей электроустано­вок относительно земли и между проводами и обмотками долж­но быть не менее величин, указанных в соответствующих пара­графах «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ, §1-8-13, 1-8-34 и др.). Этими правилами величина сопротивления изоля­ции электроустановок устанавливается в зависимости от рода тока и номинального напряжения и подлежит периодической проверке путем измерений, а в ряде случаев и испытаний повы­шенным напряжением.

Большую опасность представляет прикосновение человека к открытым токоведущим частям электроустановок. Наиболее опасным считается двухфазное прикосновение, когда человек ка­сается двух линейных проводов и попадает под напряжение меж­ду этими проводами. При однофазном прикосновении (фаза — земля) опасность поражения зависит от напряжения, величины утечек тока в землю с других фаз, сопротивления тела человека и сопротивления растеканию тока в грунт, а также режима ней­трали. Ввиду возможности значительных утечек тока с других фаз вследствие снижения омического и индуктивного сопротив­ления изоляции проводов относительно земли случаи однофаз­ного прикосновения принято также считать смертельно опасны­ми для человека.

При пробое тока на корпус электроустановки и отсутствии защиты нетоковедущих металлических частей стоящий на зем­ле (токопроводящем полу) человек практически попадает в ус­ловия, соответствующие однофазному подключению. Для исклю­чения поражения человека электрическим током в этом случае необходимо устройство защиты нетоковедущих частей электро­установок на случаи пробоя фазы на корпус или другие нетоковедущие части электроустановки. Для предотвращения электро­травматизма в этом случае используют следующие системы за­щиты: заземление электроустановок, выравнивание потенциалов, автоматическое отключение.

На рис. 23 приведена схема защитного заземления в уста­новках на напряжение до 1000 в с изолированной нейтралью.

Сущность идеи защиты путем заземления электроустановки заключается в снижении напряжения корпуса установки отно­сительно земли в случае пробоя фазы на корпус до безопасной величины.

Рассмотрим схему защиты, приведенную на рис. 23. При пробое на корпус электроустановки электрический ток через заземляющее устройство и человека, касающегося корпуса, пойдет в землю. На заземляющем устройстве нулевой точки источника тока установлен пробивной предохранитель, который не пропускает ток, создаваемый низковольтной сетью. Следователь­но, возвращение тока в трансформатор (источник тока) возмож­но лишь через другие фазные провода, обладающие определен­ной проводимостью относительно земли (вследствие омических и индуктивных утечек тока, характеризуемых обратной величи­ной — сопротивлением изоляции провода относительно зем­ли — R_из).

Рис. 23. Принципиальная схема заземления электроустановок на напряжение до 1000 в с изолированной нейтралью

1 — заземляющее устройство; 2 — пробивной предохранитель

Для простоты рассмотрим возможную электрическую цепь, возникающую в этом случае при наличии утечек с одной из фаз (см. пунктир на рис. 23). Так как расчетное сопротивление тела человека (1000 ом) много больше по условиям защиты сопро­тивления заземляющего устройства, то при параллельном вклю­чении этих проводников общее сопротивление корпуса установ­ки относительно земли практически не меняется, т. е. опреде­ляется сопротивлением заземляющего устройства. Так, при наибольшем сопротивлении, допустимом по условиям безопасно­сти для заземляющего устройства 10 ом, общее сопротивление корпуса относительно земли составит

ом

т. е. разница практически не превышает 1%. Следовательно, на­пряжение корпуса относительно земли определяется сопротив­лением заземляющего устройства, сопротивлением изоляции другой фазы относительно земли (R_из) и номинальным напря­жением между этими фазами (сопротивление корпуса установки практически равно нулю) и может быть определено по следую­щим зависимостям:

и

где U_x - напряжение корпуса относительно земли в в;

I_ц – сила тока в возникшей цепи при пробое одной фазы на корпус и утечке тока с одной из других фаз в а;

R_з — сопротивление заземляющего устройства в ом;

U_л — линейное напряжение в в.

Из приведенных выражений видно, что при уменьшении соп­ротивления изоляции других фаз относительно земли повышает­ся напряжение на корпусе установки относительно земли и воз­никает опасность поражения электрическим током при пробое одной фазы на корпус даже при наличии заземления. Из этих условий вытекает необходимость жестких требований к сопро­тивлению изоляции проводов. Величина наибольшего допускае­мого сопротивления заземляющих устройств при использовании систем защитного заземления приведена в табл. 19.

Таблица 19

Характеристика установки

Наибольшее допускаемое сопро­тивление заземляющих устройств в ом

Установки на напряжение более 1000 в с малыми токами замыкания на землю без компенсации емкостных токов: если заземляющее устройство исполь­зуется одновременно для электроустано­вок на напряжение до 1000 в если заземляющее устройство использу­ется только для электроустановок на напряжение более 1000 в Установки на напряжение до 1000 в: при мощности генераторов и трансфор­маторов 100 кв·а и менее при большей мощности

, но не более 10 при мощности трансформатора менее 100 кв • а и 4 при боль­шей мощности , но не более 10 10 4

Примечание. I_з — ток замыкания на землю в а;

R_з — сопротивление заземляю­щего устройства растеканию тока замыкания в ом.

Ток замыкания на землю определяют путем измерений. При невозможности измерить ток замыкания можно приближенно определить по следующим формулам:

для кабельных сетей

для воздушных сетей

для смешанных сетей

где U_л — линейное напряжение сети в кв;

l_к —общая длина кабельных линий, питающихся от данно­го источника тока, в км;

l_в — общая длина воздушных линий, питающихся от данно­го источника тока, в км;

Iз — ток замыкания на землю в а.

Рис. 24. Принципиальная схема заземления электроустановок на напряжение до 1000 в с глухозаземленной нейтралью (зануление)

В сетях с глухозаземленной нейтралью защита нетоковеду-щих частей установок, которые могут оказаться под напряжени­ем относительно земли в случае пробоя фазы на нетоковедущую часть, осуществляется путем присоединения защищаемых частей электроустановок к многократно заземленному нулевому про­воду.

На рис. 24 приведена употребляемая в этом случае схема защиты (зануление). Основная идея защиты заключается в бы­стром отключении аварийного участка в результате сгорания плавких предохранителей или срабатывания автоматов защиты в результате возникающего тока короткого замыкания. Рассмот­рим схему, приведенную на рис. 24. Предположим, что одна из фаз пробила на корпус установки (показано стрелкой). Так как нулевой провод соединен с корпусом установки, то между пов­режденной фазой и нулевым проводом через корпус установки, сопротивление которого может быть принято равным нулю, воз­никает короткое замыкание и величина тока в этой цепи много-

кратно возрастает. Ток короткого замыкания может быть выра­жен следующей зависимостью:

где r₀ — полное сопротивление нулевого провода в ом;

r_ф — полное сопротивление фазного провода в ом;

U_ф — фазное напряжение в в.

Для того чтобы обеспечить в этом случае надежное отключе­ние аварийного участка, необходимо выполнить следующее ус­ловие:

где I_н.п. — номинальный ток плавкой вставки или ток уставки расцепителя автомата в а;

К—коэффициент, принимаемый равным:

не менее 3 — при защите плавкими вставками и автоматами, имеющими расцепители с обратнозависимой от тока характеристикой;

не менее 1,25 — при защите автоматами, имеющи­ми только электромагнитный расцепитель.

При неправильном подборе плавких предохранителей или об­рыве нулевого провода защита не сработает и человек, коснув­шийся корпуса, окажется в опасном положении. Для исключения опасности и снижения напряжения между корпусом и землей, так же как и в системе защитного заземления, сопротивление устройств, заземляющих нулевой провод, должно быть неболь­шим и не превышать величин, указанных в табл. 20, а нулевой провод должен заземляться при помощи повторных заземляющих устройств (на рис. 24 — Rп) через каждые 500 м в конце ответ­влений длиной более 200 м.

Таблица 20

Характеристика установки	Наибольшее допускаемое сопро­тивление заземляющих устройств в ом
Установки на напряжение более 1000 в. Установки на напряжение до 1000 в: - заземление нейтрали генераторов и трансформаторов мощностью 100 кв·а и ниже (Rз) - то же, мощностью более 100 кв·а - повторное заземление нулевого провода при мощности трансформатора 100 кв·а и менее - то же, при мощности более 100 кв·а	Не более 0,5 10 4 30 при количестве заземлений не менее трех 10

Переход высокого напряжения на сеть низкого напряжения возможен в случае пробоя изоляции в трансформаторах. Ис­пользуемые в этом случае способы защиты зависят от режима нейтрали.

Если нейтраль сети напряжением более 1000 в заземлена, то пробой тока на сеть напряжением до 1000 в или замыкание на землю вызовет работу защиты и отключение трансформатора.

В сетях напряжением более 1000 в с изолированной ней-

Рис. 25. Схемы заземления корпуса и вторичных обмоток понижающих трансформаторов, включенных в сеть переменного тока напряжением 380 и 220 в

а — однофазный трансформатор; б —трехфазный трансформатор со схемой «звезда — треугольник»; в —трехфазный трансформатор со схемой «звезда — звезда»; 1 — кор­пус трансформатора; 2 — заземляющий зажим

тралью защиту низковольтной сети осуществляют путем зазем­ления нейтрали низковольтной сети:

в сети напряжением до 1000 в с изолированной нейтралью путем заземления нейтрали или фазы через пробивной предохра­нитель;

в сети напряжением до 1000 в с глухозаземленной нейтралью заземляющие устройства нейтрали являются защитными устрой­ствами на случай пробоя высокого напряжения при выполнении условия

ом

где I_з — емкостной ток однофазного замыкания на землю на стороне высокого напряжения в а.

При использовании понижающих трансформаторов в сетях напряжением до 1000 в корпус трансформатора и вторичная об­мотка должны быть заземлены. Схемы заземления в этом случае приведены на рис. 25.

Электроинструмент, питаемый от понижающих трансформа­торов, следует подключать в соответствии со схемами, приведен­ными на рис. 26. Электроинструмент следует подключать при помощи штепсельных разъемов, имеющих специальный контакт для присоединения заземляющего проводника. Конструкция разъема должна исключать ошибочное включение этого контак­та в гнездо фазы и включение фазы в гнездо для заземляющего контакта.

В случае подключения в четырехпроводную сеть однофазных приборов (при их включении на фазное напряжение) следует учитывать рекомендации, приведенные на рис. 27.