книги / Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности
..pdfГлава 14
Эксплуатация электрооборудования и техника безопасности
при эксплуатации электроустановок
§ 86. Основные правила эксплуатации и безопасного обслуживания электроустановок
В процессе эксплуатации все электрическое оборудование и электрические сети предприятий находятся под постоянным на
блюдением дежурных электриков |
и подвергаются |
периодиче |
скому осмотру, профилактическим |
испытаниям и ремонту. Кро |
|
ме того, некоторые работы в электротехнических |
установках |
выполняют рабочие, не имеющие квалификации электриков (замена осветительных ламп на действующих буровых, включе ние и выключение двигателей и пр.). Естественно, что при этом возможна некоторая вероятность прикосновения человека к то коведущим частям.
^Электрический ток, проходя через тело человека, может вы звать тяжелые травмы, а иногда и смерть. Степень поражения электрическим током определяется его силой, характером пути прохождения тока через тело человека, длительностью его про хождения, его частотой и индивидуальными свойствами чело века. Наиболее опасен ток промышленной частоты. Токи высо кой частоты не вызывают электрического шока, но при длитель ном прохождении могут привести к чрезмерному нагреванию или ожогу отдельных частей тела. При силе тока промышленной частоты 0,05 А, проходящего через человека, возможен смер тельный исход, а при силе тока 0,1 А и более неизбежен смер тельный исход. Наиболее опасные поражения возникают при прохождении тока через сердце и мозг.
Сила тока, проходящего через тело человека при попадании его под напряжение, зависит от величины приложенного напря жения и сопротивления тела человека (состояние поверхности кожи в месте соприкосновения, общее состояние организма че ловека и т. д.). Сопротивление тела человека изменяется от нескольких сотен до десятков тысяч ом. Сопротивление тела человека резко снижается при потной, засоренной прово дящей пылью, смоченной эмульсией или другими растворами коже, о
Сдругой стороны, как показывают исследования, подтверж денные опытом эксплуатации электротехнических установок, трудно говорить о каком-то безопасном значении напряжения.
461
Условия безопасности при работе в электротехнических уста новках зависят от степени влажности помещения, температуры этих помещений, наличия проводящей среды (массы металла, раствора кислот и солей) и т. ^ду Поэтому, например, при ра боте в резервуарах, где имеются большие поверхности хорошо проводящего металла, допустимое по условиям безопасности напряжение переносных ламп принято равным 12 В. В иных случаях, оговариваемых обычно правилами эксплуатации, до пускается напряжение 36 В и т. д.
При проектировании и сооружении электротехнических установок всегда учитывают условия окружающей среды и пре дусматривают мероприятия, предотвращающие возможность по ражения электрическим током при эксплуатации электроустано вок.
Окружающая среда производственных и бытовых помеще ний, в которых находятся электрические провода и оборудова ние, может разрушительно действовать на изоляцию и тем са мым увеличивать опасность поражения человека электрическим током. По состоянию окружающей среды с точки зрения опас ности поражения людей электрическим током производствен ные и бытовые помещения делятся на три категории: без повы шенной опасности, с повышенной опасностью и особо опасные.
Кпомещениям без повышенной опасности относятся: сухие,
вкоторых относительная влажность не превышает 60%; влаж ные, в которых относительная влажность временно может до стигать 75%; с токонепроводящими полами, токонепроводящей
пылью, нежаркие с температурой воздуха не выше 30° С; в ко торых невозможно одновременное прикосновение к металличе ским конструкциям зданий, машин, аппаратов, и т. д., имеющим хорошее соединение с землей, с одной стороны, и с корпусами электрооборудования — с другой.
К категории помещений с повышенной опасностью относятся сырые помещения с относительной влажностью, длительно пре вышающей 75%; с токопроводящими полами, токопроводящей пылью, с температурой воздуха, длительно превышающей 30° С; с возможностью одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологи ческих аппаратов и механизмов, с одной стороны, и к металли
ческим |
корпусам или конструкциям электрооборудования — |
|
с другой. |
|
|
по |
К особо опасным помещениям относятся: сырые, в которых |
|
условиям производства относительная влажность близка |
||
к |
100%; |
с химически активной средой, в которых по условиям |
производства постоянно или длительно содержатся пары или образуются отложения, действующие разрушительно на изоля цию токоведущих частей электрооборудования; помещения, в которых одновременно имеются два или больше условий, ха рактеризующих категории помещений повышенной опасности.
462
К токопроводящим полам относятся деревянные торцовые сырые и грязные полы; металлические плиты, бетонные и желе зобетонные сырые. К непроводящим относятся деревянные тор цовые сухие чистые полы и т. д. Следует отметить, что боль шинство производственных помещений на предприятиях нефтя ной и газовой промышленности относятся к категориям помещений с повышенной опасностью и особо опасным.
Требования, предъявляемые правилами техники безопасно сти к электротехническим установкам, удовлетворяются прове дением ряда мероприятий техники безопасности, а именно: при менением соответствующих предупредительных плакатов и за щитных ограждений, препятстующих доступу к неизолирован ным частям электроустановок, находящихся под напряжением: сооружением защитного заземления или отключения, предот вращающих опасность прикосновения людей к металлическим частям оборудования, нормально не находящимся под напря жением, защитных средств (изолирующих подставок, бот, рука виц, штанг и пр.), надлежащим организационным оформлением производимых работ.
Применение тех или иных мероприятий техники безопасно сти зависит от номинального напряжения электротехнической установки. Различают установки с номинальным напряжением до 1000 В включительно и установки выше 1000 В. Обслужива ние действующих электроустановок, профилактические испыта ния, ремонтные работы, монтаж и демонтаж установленного электрооборудования производит только персонал, прошедший специальный инструктаж и проверку знаний по технике без опасности. Этим лицам устанавливается квалификационная группа, определяющая круг работ, к которым они могут быть допущены, о чем им выдается соответствующее удостоверение. Лица, не имеющие такого удостоверения, к самостоятельному проведению каких-либо работ в эксплуатирующихся электро установках не допускаются.
При работе с устройствами и оборудованием напряжением выше 1000 В необходимо соблюдать условия:
на работу должно быть дано соответствующее разрешение уполномоченного лица (наряд, устное или телефонное распоряг жение);
работу должны производить не менее чем два лица; перед началом работы должны быть выполнены технические
и организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работающего персонала (определены место и время начала и окончания работы, состав бригады и лица, ответственные за безопасность работ, произведены необходимые отключения, по ставлены ограждения и заземляющие устройства, приняты меры к недопущению «ошибочной» подачи напряжения, вывешены защитные плакаты: «Не включать — работают люди», «Стой, высокое напряжение», «Работать здесь» и т. д.).
463
Ремонтные работы в распределительных устройствах, стан циях управления и на панелях распределительных щитов на пряжением до 1000 В производятся по наряду не менее чем двумя лицами. При невозможности снятия напряжения в уста новках напряжением 380 В и ниже допускаются работы без отключения напряжения. При этом необходимо:
работать в диэлектрических галошах или стоять на изоли рующем основании;
пользоваться инструментом с изолированными рукоятками — при отсутствии такого инструмента необходимо применять ди электрические перчатки;
оградить находящиеся под напряжением соседние токоведу щие части и заземление конструкции резиновыми ковриками, электрокартоном, миканитовыми листами и пр.;
работать с опущенными и застегнутыми у кистей рук рука вами одежды и в головном уборе; не применять ножовки, на пильники, металлические метры.
Для предохранения от поражения электрическим током или от действия электрической дуги персонал снабжают защитными средствами.
К этим средствам относятся:
переносные указатели напряжения и токоизмерительные клещи;
переносные временные защитные заземления, переносные ограждения и плакаты: предостерегающие, запрещающие, раз решающие и напоминающие;
защитные очки, брезентовые рукавицы и противогазы; диэлектрические перчатки, рукавицы, боты и галоши, изоли
рующие подставки, резиновые коврики, дорожки, штанги, клещи, инструмент с изолирующими ручками.
Профилактические испытания, ремонт, монтаж и демонтаж электрооборудования, наладочные и другие работы в действую щих взрывоопасных установках как внутри помещений, так и в наружных можно производить только после снятия напряже ния. При этом должны быть проведены мероприятия по подго товке рабочего места (опорожнение и продувка аппаратов и коммуникаций, установка заглушек, устройство временных ог раждений) .
Перед началом работы взрывоопасное помещение следует тщательно проветрить, а помещение, опасное по пыли, увлаж нить; в течение всей работы должна действовать вентиляция. В местах, находящихся ниже уровня земли, где возможно скоп ление тяжелых взрывоопасных газов, следует установить уси ленный надзор за работой вентиляционной системы, а также предусмотреть постоянное дежурство представителей газоспа сательной станции и установку индикаторов, автоматически сиг нализирующих о появлении недопустимой концентрации взры воопасных газов.
464
При работе во взрывоопасных помещениях и наружных взрывоопасных установках нельзя пользоваться открытым ог нем, электросваркой и паяльными лампами. Для заливки кабельных муфт и разделительных уплотнений кабельную массу нужно доставлять на место работы в разогретом состоя нии. Вместо сварки металлоконструкций следует применять болтовые крепления, а провода соединять опрессовкой. Удар ные инструменты (молотки, кувалды) во избежание искрений должны иметь медные накладки, а острия дыропробивных ин струментов нужно смазывать солидолом.
При работе в пожароопасных помещениях и установках не обходимо максимально ограничить операции, связанные с при менением открытого огня (подогрев кабельной массы, электро сварку, пайку с помощью паяльной лампы и пр.).
В остальном следует строго руководствоваться «Правилами технической эксплуатации и безопасности электротехнических установок промышленных предприятий», «Правилами безопас ности в нефтегазодобывающей промышленности» и местными инструкциями по технике безопасности.
§ 87. Защитное заземление и защитное отключение
Для обеспечения безопасности обслуживания и по условиям работы электрооборудования в электроустановках создаются заземляющие устройства, состоящие из заземлителей (надежно соединенных с землей проводников) и проводников, соединяю щих заземлители с корпусами электрооборудования. При воз никновении однофазных замыканий на корпус заземляющие устройства снижают напряжение на корпусах заземленного электрооборудования до величины, безопасной для работы об служивающего персонала.
Заземлению подлежат корпуса электрических машин, транс форматоров, аппаратов и светильников; приводы электрических аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформато ров; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов; металлические конструкции распределитель ных устройств, металлические кабельные конструкции, метал лические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и брони контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки приводов, стальные трубы электропроводки и другие металли ческие конструкции, связанные с установкой электрооборудова ния; металлические корпуса передвижных и переносных элект роприемников.
Для пояснения роли защитного заземления рассмотрим схемы (рис. 14.1). На них буквой С обозначена емкость фаз кабельной или воздушной сети относительно земли. При значи
465
тельной протяженности сети сила емкостного тока достигает относительно большой величины, значительно превосходящей силу активного тока утечки. Если человек прикоснулся к кор пусу двигателя в момент, когда произошло замыкание на кор пус одной из фаз статорной обмотки при отсутствии заземле ния, он попадает под линейное напряжение (рис. 14,1, а). Тело человека будет включено параллельно емкости С поврежден ной фазы. Ток через емкостное сопротивление двух неповреж
денных фаз проходит по телу человека. Для устранения та кой опасности корпус двига теля следует надежно зазем лить (рис. 14.1, б). В этом слу чае при пробое изоляции од ной из фаз на корпус дви гателя последний оказывается по отношению к земле под напряжением:
U3 = I3r3. |
(14.1) |
Напряжение U4, под кото рым окажется тело человека, и ток /ч, протекающий через него (рис. 14.1, в), определяют формулами
|
и ч = 1чгч = /зГ3 |
(14.2) |
|||
|
и |
|
|
|
|
|
|
= |
гч |
|
(14.3) |
|
|
|
|
|
|
|
где |
/ 3 — сила |
тока, |
проходя |
|
|
щего |
через |
заземляющее уст |
||
|
ройство; |
гч— сопротивление |
|||
Рис. 14.1. Схемы к пояснению роли |
тела |
человека; |
г3— сопротив |
||
защитного заземления |
ление заземляющего |
устрой |
|||
|
ства. |
|
|
|
|
При надлежащем расчете сопротивления заземляющего устройства напряжение U4 будет небольшим, а сила тока /ч — безопасной для жизни человека.
Чтобы уяснить работу заземляющих устройств, необходимо познакомиться с явлениями, обусловленными растеканием тока с заземлителей. При пробое изоляции токоведущих частей на корпусе заземленного электрооборудования заземляющее уст ройство получит потенциал фтах= /зГ3. По мере удаления от заземляющего устройства потенциал поверхности земли по от ношению к точке с нулевым потенциалом снижается. Зависи
466
мость потенциала ф от расстояния до поврежденного аппарата определяется типом заземлителя и свойствами грунта, в кото ром расположен заземлитель. Наиболее крутая кривая спада потенциала (рис. 14.2) будет на сухих песчаных и каменистых почвах. При расстояниях 15—20 м от заземлителя потенциал ф практически равен нулю.
Если к поврежденному аппарату подходит человек (см. рис. 14.2), то его ноги находятся под разными потенциалами, вследствие чего через тело человека проходит электрический ток. Человек в этом случае находится под действием напряже-
Рис. 14.2. График изменения потенциала в зависимости от расстояния до за землителя
ния шага, которое увеличивается по мере приближения к за земленному аппарату.
Напряжение шага
^ш аг = |
Ф1 |
Фг» |
где ф! и |
ф2 |
— потенциалы точек, находящихся на расстоянии |
0,8 м друг от друга.
Если в рассматриваемом случае человек, находясь на рас стоянии 0,8 м от поврежденного аппарата, прикоснется к его
467
корпусу, то он попадет под разность потенциалов, называемую напряжением прикосновения:
^прик ^ Фшах Ф» |
|
где ф — потенциал поверхности земли на расстоянии 0,8 |
м от |
заземленного аппарата. |
Umаг, |
Чем меньше напряжение прикосновения £/прик и шага |
тем безопаснее обслуживание установки. Величины этих напря жений определяются силой тока замыкания на землю и сопро тивлением заземляющих устройств растеканию тока.
По «Правилам устройства электроустановок» установки на пряжением выше 1000 В разделяются на два вида:
1) установки с большой силой тока замыкания на землю, в которых сила однофазного тока замыкания на землю превос ходит 500 А;
2) установки с малой силой тока замыкания на землю, в ко торых сила однофазного тока замыкания на землю равна или меньше 500 А.
В электроустановках напряжением выше 1000 В с большой силой тока замыкания на землю (отключаемыми различного рода защитами в очень короткий промежуток времени) сопро тивление заземляющих устройств в любое время года должно быть не более 0,5 Ом.
В электроустановках напряжением выше 1000 В с малой си лой тока замыкания на землю сопротивление заземляющего устройства при протекании расчетного тока замыкания на землю / з в любое время года должно быть не более
где U — напряжение заземляющего устройства относительно земли, принимаемое равным: 250 В — если заземляющее уст ройство используется только для установок напряжением выше 1000 В; 125 В — если заземляющее устройство используется од новременно и для установок напряжением до 1000 В. Сопротив ление заземляющего устройства для этих электроустановок должно быть не более 10 Ом.
В электроустановках напряжением до 1000 В с глухим за землением нейтрали сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединяют нейтрали генераторов и трансформа торов, должно быть не более 4 Ом. Если же мощность генера торов и трансформаторов не превышает 100 кВ-А, то заземляю щие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом. Все части, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выпол няемую нулевым проводом или посредством заземляющих про водников.
Сопротивление заземляющего устройства, используемого для
468
заземления электрооборудования в электроустановках напря жением до 1000 В с изолированной нейтралью, должно быть не более 4 Ом, а при мощности генераторов и трансформаторов, не превышающей 100 кВ*А, — не более 10 Ом. Чтобы предот вратить попадание высокого напряжения в сеть низкого напря жения при пробое изоляции обмоток трансформаторов, в этих установках обмотку трансформатора заземляют через пробив ной предохранитель. В случае попадания высокого напряжения в сеть низкого напряжения происходит электрический пробой пробивного предохранителя и обмотка низшего напряжения трансформатора оказывается заземленной.
Таким образом, любое од нофазное замыкание приводит к появлению напряжения отно сительно земли на корпусах электрооборудования незави симо от состояния нейтрали питающей системы. На этом строится универсальная защи та, вызывающая отключение поврежденного электрообору дования при появлении неко торой заданной разности по тенциалов между корпусом и землей (рис. 14.3). Катушка реле Р включена между кор
пусом двигателя Д и зазем
Рис. 14.3. Схема защитного отклю
ляющим устройством. ПРи по чения явлении на корпусе двигателя опасного потенциала реле Р
притягивает свой якорь, что вызывает размыкание контакта Р в цепи катушки контактора К, отключающего двигатель от сети. Такой вид защиты называется защитным отключением.
Защитное отключение рекомендуется применять:
в дополнение к системе заземления в сетях с изолированной нейтралью, когда необходимо обеспечить отключение повреж денного оборудования.
при защите передвижных установок, когда допускается от ключение всего электрооборудования установки;
для отдаленных токоприемников в сетях с глухозаземленной нейтралью, когда трудно обеспечить хорошую работу зазем ления путем присоединения корпусов электрооборудования к многократно заземленному нулевому проводу.
Примером применения подобной защиты является защитное отключение на самоходных машинах с электроприводом для сооружения трубопроводов.
Сопротивление заземляющего устройства определяется удельным сопротивлением грунта р и геометрическими разме
469
рами заземлителя. Формулы для определения сопротивления заземлителей различной формы по их геометрическим разме рам приведены в табл. 14.1.
Заземляющее устройство, состоящее из одиночного заземли теля, обычно обладает значительным сопротивлением и небла гоприятным характером распределения напряженности элект рического поля в зоне растекания тока замыкания, поэтому обычно заземляющее устройство состоит из нескольких зазем лителей. При этом суммарное сопротивление заземляющего уст ройства снижается. Однако в результате взаимного экранирова ния полей заземлителей результирующее сопротивление не будет точно обратно пропорционально числу заземлителей. Поэтому во всех случаях, когда расстояние между заземлителями соизмеримо с их длиной, общее сопротивление заземля ющего устройства определяют с учетом коэффициента исполь зования:
Га |
Го |
(14.5) |
|
ЛТ) |
|||
|
’ |
где г0— сопротивление одиночного заземлителя; п — число за землителей; г |— коэффициент использования заземлителей, оп ределяемый по графикам или таблицам в зависимости от кон струкции заземляющего устройства.
При расчете заземляющих устройств необходимо знать удельное сопротивление грунта в том месте, где будет прохо-
Таблица 14.1
Сопротивления растеканию заземлителей
Заземлнтель и его линейные размеры, м
Шар диаметром D
Цилиндрический стержень диа метром 2г и длиной 21
Кольцо толщиной 2а и радиусом г
Полоса длиной / и шириной Ь, уложенная на глубине t
Цилиндрический стержень дли ной / и диаметром d, уложенный на глубине t
Формулы для определения сопротивления заземлителя, Ом
|
|
г0 |
Р |
|
|
||
|
|
2л D |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ГО |
|
р |
In |
21 |
|
|
|
|
4л / |
|
г |
|
|
|
|
Го |
|
Р |
In |
8г |
|
|
|
|
4лг |
|
а |
|
|
|
Го |
Р |
. |
4/ , |
* |
/ |
|
|
2л / |
In ----- 4 - |
I n ------ |
||||
|
|
|
b |
п |
|
21 |
|
Го |
0,366р |
1 |
2/ |
, |
1 , |
4/ — / \ |
|
|
/ |
lg- + T lg 4/ - f / ) |
|||||
|
|
470