Основы электробезопасности. Ч. 1. Теоретические основы условий поражен
.pdfром таких помещений являются помещения с сушилками, сушильными и обжигательными печами, котельные.
Пыльными помещениями называются помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.д. В зависимости от характера выделяющейся пыли различают помещения с токопроводящей пылью и помещения с нетокопроводящей пылью.
Помещениями с химически активной или органической средой
называются помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.
Особое значение для электробезопасности имеет токопроводимость пола. Сухие торцевые (без гвоздей) или паркетные полы обладают довольно большим сопротивлением и хорошо изолируют человека от земли. Наоборот, кирпичные, плиточные, бетонные или земляные полы, сопротивление которых резко уменьшается при увлажнении, являются плохой изоляцией.
Полы с высоким сопротивлением могут служить весьма эффективной мерой защиты. В цехах с хорошими торцевыми, паркетными или другими полами, имеющими большое сопротивление, однофазное прикосновение может оказаться менее опасным при поврежденной изоляции.
К непроводящим (изолирующим) помещениям относят поме-
щения, зоны и площадки, в которых отсутствуют заземленные проводящие части, а сопротивление относительно локальной земли изолирующего пола и стен в любой точке не менее 50 кОм при номинальном напряжении электроустановки до 500 В включительно и 100 кОм при номинальном напряжении электроустановки свыше 500 B.
Как показывает анализ электротравм, на предприятиях с полами, имеющими высокое электрическое сопротивление, возмож-
11
ность поражений электрическим током при эксплуатации электрооборудования значительно уменьшается. Однако при прикосновении к двум фазам одновременно изолирующие свойства пола не помогут и поражение током неизбежно.
1.3.Классификация электрических сетей
иэлектроустановок
Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей существенно зависит от параметров электрической сети, таких как:
–род и величина напряжения и тока;
–частота электрического тока;
–режим нейтрали источника питания электроэнергией;
–режим работы сети.
Для дальнейшего изучения степени влияния указанных параметров на исход поражения рассмотрим классификацию электроустановок по этим параметрам.
По уровню напряжения электроустановки разделяются на элек-
троустановки напряжением до 1000 В и напряжением выше 1000 В.
При этом имеется в виду действующее значение напряжения.
По роду тока все электроустановки, работающие от сети, классифицируются на электроустановки:
–переменного тока промышленной частоты 50 Гц (в ряде стран используют также частоту 60 Гц);
–переменного тока частоты, отличной от промышленной;
–постоянного тока.
В настоящее время в мире используются две промышленные частоты переменного тока – 50 и 60 Гц. В странах Европы, СНГ и России в качестве промышленной принята частота 50 Гц, а в США, Канаде, некоторых странах Южной Америки, южной части Японии – 60 Гц. Основная часть промышленных и бытовых потребителей электроэнергии в России работает на переменном трехфазном токе частотой 50 Гц. Для отдельных производственных про-
12
цессов, таких как радио- и телевизионное вещание, термообработка металлов и токопроводящих композитов, высокочастотная сварка металла и полимеров, электрифицированный транспорт, медицинская аппаратура, используются токи с частотой до 300 ГГц. Преобразование тока промышленной частоты в токи других частот осуществляется при помощи тиристорных преобразователей и электронных генераторов. Сети постоянного тока нашли применение в гальваническом производстве (хромирование, никелирование), электролизных цехах заводов, сварке, электрифицированном транспорте, а также для передачи электроэнергии на дальние расстояния и ряде других производств.
В зависимости от режима работы нейтрали источника питания электроэнергией различают сети с изолированной, глухозаземленной и эффективно заземленной нейтралью (рис. 1). Под нейтралью понимается общая точка обмоток генераторов или трансформаторов, питающих сеть.
К сетям с изолированной нейтралью относятся сети, в которых нейтраль источника питания (трансформатора, генератора) не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты, имеющие большое сопротивление, например трансформаторы напряжения или дугогасящие реакторы (рис. 1, а–в). Электрическая сеть, в которой нейтраль источника питания присоединена к заземляющему устройству через дугогасящий реактор, на-
зывается сетью с резонансно-заземленной (компенсированной) ней-
тралью (см. рис. 1, б). Режим резонансно-заземленной (компенсированной) нейтрали применяется в сетях с большими токами однофазных замыканий на землю. В целом режим изолированной нейтрали используется в сетях напряжением до 1000 В, а также в сетях 3–35 кВ. Как правило, такие сети применяются для электроснабжения потребителей с повышенными требованиями по взрыво-, пожаро- и электробезопасности (торфяные разработки, угольные шахты, калийные рудники).
13
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
д |
е |
Рис. 1. Режимы заземления нейтрали электрических сетей:
а – сеть с изолированной нейтралью; б – сеть с резонансно-заземленной (компенсированной) нейтралью; в – сеть с нейтралью, заземленной через трансформатор напряжения; г – сеть с заземленной нейтралью; д – сеть с нейтралью, заземленной через трансформатор тока; е – трехфазная четырехпроводная сеть с заземленным нулевым проводником
В сетях с глухозаземленной нейтралью нейтральная точка источника питания (трансформатора, генератора) присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, например резисторы или трансформаторы тока (рис. 1, г–е). Режим глухозаземленной нейтрали применяется в сетях напряжением до 1 кВ, а также в сетях напряжением 220 кВ и выше.
Ксетям с эффективно заземленной нейтралью относят сети,
вкоторых нейтрали источников питания (трансформаторов, генераторов) заземлены таким образом, чтобы повышение напряжения по отношению к земле на неповрежденных фазах при однофазных замыка-
14
ниях на землю в установившемся режиме не превышало 0,8 величины линейного напряжения и коэффициент замыкания на землю не превышал 1,4. Коэффициентом замыкания на землю в трехфазной электрической сети называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания. Режим эффективно заземленной нейтрали применяетсяв сетях напряжением 110; 150 и частично 220 кВ.
Таким образом, все электроустановки в отношении мер электробезопасности согласно Правилам [1] можно разделить на четыре группы:
1)электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно-заземленной нейтралью;
2)электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
3)электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
4)электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.
Взависимости от величины тока однофазного замыкания на землю электрические сети классифицируются на сети с большими токами замыкания на землю (свыше 500 А) и сети с малыми токами замыкания на землю (до 500 А) [1]. К сетям с большими токами однофазных замыканий на землю относят сети с эффективно заземленной нейтралью.
Для сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от используемой системы заземления электрической сети приняты следующие обозначения:
– электрические сети системы заземления TN – система зазем-
ления, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников (рис. 2–4);
15
Рис. 2. Электрические сети системы заземления TN-С:
а – сеть переменного тока; б – сеть постоянного тока; 1 – источник питания; 2 – открытые проводящие части; 3 – заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания; 4 – нулевой защитный проводник; 5 –
нулевой рабочий проводник; 6 – аппараты защиты от токов КЗ
–электрические сети системы заземления TN-С – система TN,
вкоторой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (см. рис. 2);
–электрические сети системы заземления TN-S – система TN,
вкоторой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (см. рис. 3);
16
Рис. 3. Электрические сети системы заземления TN-S:
а – сеть переменного тока; б – сеть постоянного тока; 1 – источник питания; 2 – открытые проводящие части; 3 – заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания; 4 – нулевой защитный проводник; 5 –
нулевой рабочий проводник; 6 – аппараты защиты от токов КЗ
– электрические сети системы заземления TN-C-S – система
TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (см. рис. 4);
17
Рис. 4. Электрические сети системы заземления TN-C-S:
а– сеть переменного тока; б – сеть постоянного тока; 1 – источник питания; 2 – открытые проводящие части; 3 – заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания; 4 – нулевой защитный проводник; 5 – нулевой рабочий проводник; 6 – аппараты защиты от токов КЗ
–электрические сети системы заземления IT – система, в кото-
рой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление,
аоткрытыепроводящиечасти электроустановки заземлены (рис. 5);
18
Рис. 5. Электрические сети системы заземления IT:
а – сеть переменного тока; б – сеть постоянного тока; 1 – источник питания; 2 – открытые проводящие части; 3 – заземляющее устройство электроустановки; 4 – аппараты защиты от токов КЗ
– электрические сети системы заземления TT – система, в ко-
торой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника (рис. 6).
19
Рис. 6. Электрические сети системы заземления TT:
а – сеть переменного тока; б – сеть постоянного тока; 1 – источник питания; 2 – открытые проводящие части; 3 – заземляющее устройство электроустановки; 4 – аппараты защиты от токов КЗ; 5 – заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания; 6 – заземлитель полюса источника постоянного тока
20