Л 13 Электробезопасность 2013

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

где ρ – удельное сопротивление земли, Ом ∙ м; x – расстояние от проводника, м;

a – длина шага, м (обычно принимается для расчѐта 0,8 м).

При определѐнных условиях (вспотевший человек, промокшая обувь) сопротивление между ступнями ног может быть меньше 1 кОм.

ВНИМАНИЕ! Поэтому даже низкие (несколько десятков вольт) напряжения не всегда безопасны!

1.3.4 Напряжение прикосновения

Напряжением прикосновения – это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек [8].

Условия распределения потенциалов на поверхности земли при замыкании на полусферический заземлитель показан на рис. 1.2.

При прикосновении человека к оборудованию, оказавшемуся под напряжением, напряжение прикосновения численно равно разности потенциалов корпуса Iк и точек почвы, в которой находятся ноги человека Iч (рис. 1.3):

Напряжение прикосновения при групповом заземлителе определяют те же факторы, что и для одиночного заземлителя, оно имеет наибольшее значение в том случае, если человек стоит на середине отрезка между соседними, наиболее удалѐнными один от другого электродами и касается заземлѐнного корпуса любой электроустановки (положение А на рис. 1.3, б); наименьшее значение (Uпр = 0) приобретает в том случае, если человек стоит на электроде заземлителя или площади его проекции на поверхность земли и касается заземлѐнного корпуса любой электроустановки (положение Б на рис 1.3, б) Если человек стоит в другом месте в пределах площади заземлителя (положение В на рис. 1.3, б) и касается заземлѐнного корпуса электрооборудования, напряжение Uпр изменяется от наибольшего до наименьшего в зависимости от расстояния до заземлителей.

21

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

Рис. 1.3. Напряжение прикосновения, определяемое на потенциальной кривой: a – при одиночном заземлителе; б – при групповом заземлителе; 1 –

заземлѐнные электроустановки; 2 – заземляющие проводники; 3 – заземлители; 4

– потенциальная кривая группового заземлителя

Расчѐт напряжения прикосновения при одиночном и групповом заземлителях (в В) выполняют по уравнению

где U3 – напряжение на заземляющем устройстве или заземлителе, В;

α1 – коэффициент напряжения прикосновения (коэффициент прикосновения). Коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой и зависящий от типа заземлителя и расстояния от человека до заземлителя; у заземлителя a1 = 0, за пределами зоны растекания тока замыкания на землю ai = Їк/Їx ≤ 1; потенциал точек Їx (Їy) определяется в зависимости от типа заземлителя. Например, для заземлителя любого типа при расстоянии от заземлителя, значительно превышающем размеры заземлителя Їx =

Iз/(2πx);

α2 – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения на сопротивлении основания, на котором стоит человек.

22

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

где φосн, φз – потенциал основания в том месте, где стоит человек, и потенциал заземлителя.

Коэффициент напряжения прикосновения

где Rh – сопротивление тела человека, Ом;

Rосн – сопротивление растеканию тока основания, на котором стоит человек, Ом.

В практике устройства защитных заземлений расчѐт обычно ведут на наибольшие значения напряжения прикосновения, т.е. когда максимальны

коэффициенты α1 и α2.

Когда человек без электрозащитных средств стоит непосредственно на земле, то

,

где Rh – сопротивление тела человека. Ом;

ρ – удельное сопротивление земли, Ом ∙ м; 1,5 – коэффициент (в сочетании с удельным сопротивлением земли даѐт

сопротивление растеканию основания, на котором стоит человек), м-1. Определение коэффициента a2:

а) в случае расположения ног на расстоянии шага:

б) если ноги располагаются рядом:

где Rч' – неполное сопротивление цепи человека (без учѐта сопротивления опорной поверхности ног), Ом.

Напряжение прикосновения увеличивается по мере удаления от заземлителя (места замыкания на землю) и за пределами зоны растекания тока равно напряжению на корпусе оборудования относительно земли.

23

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

Зона растекания тока замыкания на землю – зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю.

Предельно допустимые напряжения прикосновения в зависимости от длительности воздействия [9] при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухо-заземлѐнной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4. Длительности воздействия тока при аварийном режиме производственных электроустановок и допустимые напряжения прикосновения

где b1 – коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой в зависимости от вида заземлителя, расстояния от места замыкания на землю x и длины шага a (при расчѐте принимают a = 0,8 м),

b2 – коэффициент напряжения шага, учитывающий падение напряжения на опорной поверхности ног ( 0 ≤ b2 ≤ 1), %:

Ток через человека, обусловленный напряжением шага

Iчш Uш .

R ч

24

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

2 КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК И ПОМЕЩЕНИЙ

По условиям электробезопасности электроустановки разделяют по напряжению до 1000 и выше 1000 В (по действующему значению).

Кроме того, выделяют электроустановки малого напряжения с номинальным напряжением не выше 42 В.

По режиму нейтрали различают следующие виды электроустановок по напряжением:

выше 1000 В в сетях с эффективно заземлѐнной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);

выше 1000 В в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);

до 1000 В с глухо-заземлѐнной нейтралью;

до 1000 В с изолированной нейтралью.

Электрической сетью с эффективно заземлѐнной нейтралью называется трѐхфазная электрическая сеть напряжением выше 1000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает значения 1,4.

Коэффициент замыкания на землю выражается отношением разности потенциалов между неповреждѐнной фазой и землѐй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землѐй в этой точке до замыкания.

Изолированная нейтраль это не присоединѐнная к заземляющему устройству или присоединѐнная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и другие устройства с большим сопротивлением.

По влажности воздуха помещения подразделяют на сухие, влажные, сырые, особо сырые.

Сухие помещения характеризуются относительной влажностью, значение которой не превышает 60 %.

Влажные – это помещения, в которых пары или конденсирующая влага выделяется временно и в небольших количествах, образуя точку росы, и в которых относительная влажность более 60 %, но не превышает 75 %.

Сырые помещения характеризуются относительной влажностью длительно превышающей 75 %.

Особо сырые помещения – в них относительная влажность воздуха близка к 100 % (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в этом помещении покрыты влагой).

Жаркими помещениями называют помещения, в которых температура воздуха постоянно или периодически (более одних суток) превышает плюс 35

°С.

Пыльные – это помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль, в таком количестве, что она может оседать на

25

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п. Такие помещения разделяются по пыли: с токопроводящей пылью (металлическая, угольная) и не токопроводящей пылью.

С химически активной или органической средой. К таким помещениям относятся помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

Нормальные помещения – это помещения, в которых отсутствует какойлибо признак опасности, исключая наличие электропроводок и электроустановок.

По опасности поражения людей электрическим током различают следующие виды помещений:

С повышенной опасностью. Такие помещения характеризуются наличием одного из следующих условий, создающим повышенную опасность за счѐт:

▪сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75

%);

▪наличия токопроводящей пыли;

▪устройства токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т.п.);

▪высокой температуры (длительно превышающей плюс 35 °С);

▪возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землѐй металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.

Особо опасные, характеризующиеся одновременным наличием двух или более условий повышенной опасности или наличием одного из условий, создающим особую опасность: особая сырость (относительная влажность воздуха близка к 100 %, при этом потолок, стены, пол, и все предметы в помещении покрыты влагой) или химически активная или органическая среда.

Без повышенной опасности. В этих помещениях отсутствуют условия, создающие повышенную и особую опасность.

Территории размещения наружных электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравниваются к особо опасным помещениям.

26

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

3 ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ПРИ НОРМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

3.1 Причины электротравм

Принято различать технические, организационно-технические, организационные и организационно-социальные причины электротравм [108].

К техническим причинам электротравм относят:

дефекты устройства электроустановок и защитных средств (дефекты документации, изготовления, монтажа и ремонта);

неисправности электроустановок и защитных средств, возникающие в процессе эксплуатации;

несоответствие типа электроустановок и защитных средств условиям применения;

использование электроустановок, не принятых в эксплуатацию;

использование защитных средств с истекшим сроком периодических испытаний.

К организационно-техническим относятся:

несоблюдение технических мероприятий безопасности при эксплуатации электроустановок;

ошибки в производстве отключений электроустановок (отключение другой установки, отключение не со всех сторон и т.д.);

ошибочная подача напряжения на электроустановку, где работают люди;

отсутствие ограждений и предупредительных знаков безопасности у места работы;

допуск к работе на отключенные токоведущие части без проверки отсутствия напряжения на них;

нарушение порядка наложения, снятия и учѐта переносных заземлений;

несвоевременная замена неисправного или устаревшего оборудования и

др.

К организационным причинам электротравм относится:

несоблюдение или неправильное выполнение организационных мероприятий безопасности;

недостаточная обученность персонала (лиц электротехнического и не электротехнического персонала);

неправильное оформление работы;

несоответствие работы заданию;

нарушение порядка допуска бригады к работе;

некачественный надзор во время работы и др.;

несоблюдение установленной границы опасной зоны, в которой действует опасность поражения электрическим током. Такие границы (разрыв безопасности) устанавливают от не ограждѐнных, неизолированных частей электроустановок, электрооборудования, кабеля и провода по вертикальной

27

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

плоскости, образуемой проекцией на землю ближайшего провода.

Минимальные расстояние в зависимости от напряжения приведены в табл.

3.2.

Корганизационно-социальным причинам можно отнести:

допуск к работе на электроустановках лиц, моложе 21 года;

привлечение к работе лиц, которые не оформлены приказом о приѐме на работу и в организационно;

несоответствие выполняемой работы специальности;

выполнение работ в сверхурочное время;

нарушение производственной дисциплины;

- игнорирование правил охраны труда квалифицированным персоналом.

Таблица 3.2. Граница опасной зоны, в которой возможно поражение электротоком

Причины попадания людей под напряжение следующие:

соприкосновение с открытыми токоведущими частями под напряжением (55,9 %);

прикосновение к металлическим частям оборудования, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции 22,8 %);

прикосновение к неметаллическим частям и предметам оборудования, оказавшимся под напряжением (прикосновение к токоведущим частям, покрытым изоляцией, потерявшей свои изоляционные свойства)

(17,75);

соприкосновение с полом, стенами и конструктивными деталями помещений, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции, поражением напряжением шага (2,4 %);

поражение через электрическую дугу (1,2 %).

Анализ причин поражения электрическим током позволяет выработать методы, обеспечивающие безопасную эксплуатацию электроустановок.

К таким методам можно отнести:

Применение защитных мер.

Использование электрозащитных средств.

28

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

Обеспечение защитных мероприятий.

3.2 Защитные меры

Защитные меры, применяемые в электроустановках, подразделяются на следующие виды обеспечения безопасности:

при штатном режиме работы электроустановок;

аварийном режиме электроустановок.

Вштатном режиме работы электроустановок безопасность обеспечивают:

изоляция;

недоступность токоведущих частей;

блокировки безопасности;

ориентация;

защитное замыкание;

компенсация ѐмкостной составляющей тока замыкания на землю;

малые напряжения;

изоляция сетей от земли;

выравнивание потенциалов;

изолирующие площадки.

Ваварийном режиме безопасность обеспечивают:

защитное заземление;

зануление;

защитное отключение;

двойная изоляция;

защитное изолирование рабочего места;

компенсация ѐмкостей составляющей тока замыкания на землю.

Четыре последних мероприятия, приведенные для случая работы электроустановки в штатном режиме являются общими.

3.2.1 Изоляция токоведущих частей

Электрическая изоляция – изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая еѐ нормальную работу и защиту от поражения электрическим током.

Представляет собой слой диэлектрика или конструкция, выполненная из диэлектрика, которым покрывается поверхность токоведущих элементов или которым токоведущие элементы отделяются от других частей. Изоляция обеспечивает безопасность за счѐт большого сопротивления, которое препятствует протеканию значительных токов через неѐ.

Дополнительная электрическая изоляция – изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.

29

Г.Ф. Несоленов. Лекция 13. Электробезопасность. 2013

Двойная изоляция – изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции.

Любой вид изоляции характеризуется электрическими параметрами, к которым относят:

относительную диэлектрическую проницаемость;

удельное электрическое сопротивление, Ом·м;

тангенс угла диэлектрических потерь (при f = 50 Гц);

пробивное напряжение, КВ / см.

3.2.2Недоступность токоведущих частей

Недоступность токоведущих частей обеспечивается электрозащитными средствами.

Электрозащитные средства – переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.

Неизолированные токоведущие части должны иметь постоянные ограждения или располагаться на недоступной высоте (> 3,5 м).

Стационарные ограждения токоведущих частей выполняются сплошными и сетчатыми.

Расстояние от токоведущих частей до различных элементов для закрытых и открытых распределительных устройств (ЗРУ и ОРУ) даѐтся в Правилах устройства электроустановок [8]. Там же приводится высота подвеса токоведущих частей в зависимости от напряжения и условий прохождения линий.

3.2.3 Блокировки безопасности

Блокирование в электротехническом изделии (устройстве) –

осуществление логической функции запрета в электротехническом изделии (устройстве) [11].

Блокировки безопасности – это устройства, предотвращающие попадание людей под напряжение в результате ошибочных действий.

Блокировки безопасности различают по принципу действия: механическая, электромагнитная, электрическая.

Механическая блокировка применяется в электрических аппаратах (рубильниках, пускателях, автоматических выключателях), а также в комплектных распределительных устройствах. Эти блокировки выполняются с помощью замков, стопоров, защѐлок и других механических приспособлений, которые стопорят поворотную часть механизма в отключѐнном состоянии.

Электромагнитная блокировка (ЭМБ) выключателей, разъединителей и заземляющих ножей широко применяется на ЗРУ и ОРУ при различных схемах соединения оборудования и обеспечивает определѐнную последовательность включения и отключения. ЭМБ позволяет исключить возможность возникновения опасных ситуаций.

30