Лекции БЖД-Модуль 3

4.2 Аварийный режим

Выделяют следующие виды аварийного режима работы электроуста- новок:

а) нарушение изоляции фаз относительно земли (например, при падении неизолированного провода электросети на землю);

б) появление напряжения на корпусе электроустановок, электроприборов из-за нарушения изоляции проводов внутри корпуса.

А. Нарушение изоляции фаз относительно земли. Рассмотрим ситуацию, возникающую при нарушении изоляции фаз относительно земли.

В четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме, когда одна из фаз, например, фаза 3 (рисунок 3) замкнута на землю через сопротивление rзам (обычно это составляет десятки Ом), а остальные фазы имеют исправную изоляцию, напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшись в аварийном режиме к фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, значительно меньше линейного, но несколько больше фазного: Uл >> Uh > Uф . Таким образом,

прикосновения человека к исправной фазе сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме более опасно, чем при нормальном режиме.

где Ih - ток, проходящий через человека.

В устройствах защитных заземлений, занулений и т.п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя ϕЗ, а другая - потенциал основания ϕос (см. рисунок 4.6). Тогда

где α - коэффициент напряжения прикосновения.

α= 1 - ϕ ос ≤ 1 . (6)

ϕз

Взависимости от расстояния человека до заземлителя коэффициент

напряжения прикосновения может принимать значения 0,1 ÷ 1, однако в реальных условиях он близок к единице, поэтому в расчетах для одиночных заземлителей принимается α = 1.

Из рисунка видно, что из двух случаев расположения заземлителей случай I оказывается более опасным, так как напряжение прикосновения получается бо- лее высоким (Uпр1 > Uпр2). Наиболее опасным будет прикосновение, когда чело- век находится на расстоянии ≥ 20 м от заземлителя.

Рис. 6 Напряжение шага. Напряжением шага называется напряжение между

двумя точками на поверхности грунта, находящимися одна от другой на расстоянии шага, которое принимается равным 0,8 м (см. рисунок 4.7),

Чтобы выразить ϕх и ϕх+а через ϕз, разделим обе части (1.15) на ϕз .

(коэффициентом шага) и учитывает форму потенциальной кривой. Значения β лежат в диапазоне 0,15 ÷ 0,6.

Напряжение шага зависит, таким образом, от величины потенциала в точке заземления, формы заземлителя и сопротивления грунта. Однако на практике часто говорят о шаговом напряжении между условными точками поверхности, которых касаются ноги человека (а иногда, в случае его падения руки и ноги), расстояние между ними не обязательно 0,8 м. Вот почему, оказавшись в зоне растекания тока, выходить из нее следует, осторожно передвигаясь как можно более мелкими шажками или прыжками «ноги вместе».

Коэффициент напряжения шага играет большую роль в понимании ме- ханизма действия защитного заземления.

5. Классы опасности помещений

Поскольку окружающая среда помещения воздействует на электрическую изоляцию приборов, устройств, а также на электрическое сопротивление человека, различают:

А: Производственные помещения с повышенной опасностью (ППО)* Б: Помещения особо опасные (ООП)* В: Помещения без повышенной опасности (ПБПО)*

1)К классу ППО помещения относятся, если выполняется одно из условий: 1) относительная влажность > 75%

2)токопроводящая пыль

3)повышенная температура t°>35 °C

4)возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей конструкциями зданий, технологическому оборудованию и т.п., а с другой стороны - к металлическим корпусам электроустановок или токоведущим частям (в ВЦ - это машинные залы, помещения для сервисной и периферийной аппаратуры).

5)токопроводящие полы.

Кклассу ООП помещения относятся, если выполняются следующие

условия:

1)помещения особо сырые (d ≈ 100%), потолок и стены, оборудование покрыты влагой и (или)

2) содержат постоянно химически активную среду, которая разрушает изоляцию электрооборудования.

В зависимости от категории помещения принимаются определенные защитные меры. Так в ППО - электроинструменты, светильники должны быть с двойной изоляцией, Uпит ≤ 42в. В ООП - работы с электроинструментом ≤ 42в - только с применением СИЗ (диэлектрические перчатки, коврики и т.п.), а Uк переносных светильников ≤ 12в.

При профилактическом обслуживании оборудования, ремонтно- монтажных работах все работы подразделяются на:

1)со снятием напряжения (напряжение снято со всех токоведущих частей) (например, замена неисправного электроинструмента, смена блока и т.д.);

2)без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них (например, наладка отдельных узлов, блоков). Допускается на установках до 1000 В. При этом необходимы определенные технические или организационные меры (ограждение других токоведущих частей, работа в диэлектрической обуви или на коврике, инструмент с изолирующими рукоятками, если такого нет требуются диэлектрические перчатки. Работы

2-го вида не должны выполняться в одиночку!

3) при работах без снятия напряжения вдали от токоведущих частей случайное прикосновение к токоведущим частям исключено и специальных мер не требуется.

6. Требования к персоналу

ПУЭ и ПТБ предъявляют к персоналу, обслуживающему установки, следующие требования:

1)возраст ≥ 18 лет

2)отсутствие болезней и увечий, мешающих производственной работе

3)практическая и теоретическая подготовка и аттестация с выдачей удостоверения соответствующей квалификации (лицам 1 квалификационной группы - неэлектротехнический персонал: уборщики, лица, обслуживающие высокочастотные и другие электроустановки, использующие электроинструмент, ВЦ - техники, операторы, - удостоверения не выдают, а регистрируют в специальном журнале. Всего существует 5 квалификационных групп. Работники V группы должны знать и уметь объяснить любой пункт ПТЭ и ПТБ потребителей и ПУЭ.

Если говорить, например, о ВЦ, то II группу присваивают электромонтерам, электрослесарям, математикам-программистам, механикам вычислительных машин, практикантам; III, IV, V - начальникам машин, их заместителям, старшим инженерам; V - старшим электромеханикам. Практикантам, не достигшим 18 лет, запрещается присваивать группу III и

выше, молодые специалисты получают это право через 1 месяц практической работы, затем 2 месяца - IV (и V при общем стаже ≥ 6 месяцев).

Инженеры по технике безопасности, контролирующие электроустановки, должны иметь знания в объеме IV группы.

На каждом предприятии при отсутствии должности главного энергетика, администрация назначает лицо, ответственное за электрохозяйство (гр. IV, при U ≤ 1000 В, V при U > 1000 В).

Кроме этого, предусмотрена периодическая проверка знаний электротехнического персонала (непосредственно обслуживающих и ремонтирующих - 1 раз в год, остальные - 1 раз в 3 года).

7. Организационно-технические мероприятия

Для предупреждения электротравматизма применяется ряд организационных и организационно-технических мероприятий.

Организационные:

1)оформление работы нарядом (письменные распоряжения, определенный характер работы, квалификационный состав бригады и т.п.) - на специальном бланке в 2-х экз.;

2)допуск к работе - производится проверка необходимых технических мероприятий по подготовке рабочего места, соответствие состава бригады и т.п.;

3)надзор во время работы - производитель работ и наблюдающий должны все время находиться на месте работы. Любые перемещения - с разрешения ответственного производителя;

4)оформление перерыва, переводов на другое рабочее место, окончания работы (приведение рабочего места в порядок, осмотр, повторный допуск после перерыва);

5)Вывешивание предупредительных плакатов и знаков.

Организационно-технические мероприятия.

6)Производство отключений - со всех сторон, откуда может быть подано напряжение, причем с видимым разрывом (отключают разъединители, снимают вставки плавких предохранителей, отключают коммутационные аппараты и т.п.);

7)Проверка отсутствия напряжения (вначале проверяют исправность показателя напряжения на токоведущих частях, заведомо находящихся под напряжением);

8)Наложение заземления - для защиты работающих от поражения током при ошибочной подаче напряжения к месту работы проводится заземление токоведущих частей с помощью переносных заземлителей;

9)Недостаточность токоведущих частей для случайного прикосновения (изоляция токоведущих частей, размещение их в недоступном месте, ограждения и т.п.).

Ограждения могут иметь разное конструктивное исполнение, например, быть сплошными, сетчатыми. Они должны открываться или сниматься ключом или другим специальным инструментом.

8. Технические средства защиты в электроустановках

Изоляция. Если говорить об изоляции, то ее смысл как защитной меры заключается в ограничении значения силы тока, протекающего через тело человека при различных обстоятельствах. Состояние изоляции зависит от:

материала изоляции;

конструкции ЭУ;

условий производственной среды (t-ра, влажность, пыль, пары).

Качество изоляции характеризуется сопротивлением току утечки (≤ 0,001 А). Для контроля состояния электрической изоляции проводят периодические испытания изоляции (Нормы и сроки - в ПТЭ и ПТБ). Испытания проводят с помощью мегометров (М1101). Существуют также приборы непрерывного контроля изоляции. При снижении сопротивления ниже 0,5 мОм подается световой сигнал.

10) Электрическое разделение сети. Разделение ЭС на отдельные, не связанные друг с другом участки, с помощью специальных разделяющих трансформаторов. Это нужно для достижения большего сопротивления изоляции и малой емкости проводов относительно земли. Разветвление сети большой протяженности имеют значительные емкости при малых активных сопротивлениях изоляции относительно земли. Известно, что однофазное прикосновение в таких сетях весьма опасно (вспомним:

Ir = 6πfc 1 + 36π 2 f 2 c 2 Rr 2

Для разделения сетей помимо разделяющих трансформаторов, позволяющих изолировать электроприемники от сети, применяются преобразователи системы и выпрямительные устройства, которые связываются питающей их сетью через трансформаторы.

11)Применение малого напряжения везде, где это можно, а в ППО и ООП - обязательно (≤ 42В, ОСП ≤ 12В).

12)Двойная изоляция - изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной.

Рабочая изоляция - для обеспечения нормальной работы установки и защиты от поражения током, дополнительная - изолирует человека от металлических нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением. Такая двойная изоляция широко применяется при создании ручных электрических машин. При этом специальные меры - заземление и зануление корпусов уже не требуются.

Изолирующие электрозащитные средства.

А. Основные - способны длительное время выдерживать рабочее напряжение ЭУ; поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Это:

диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими рукоятками и указатели напряжения до 1000 В (токоискатели);

электроизмерительные клещи, указатели напряжения свыше 1000 В. Б. Дополнительные обладают недостаточной электрической

прочностью, поэтому их назначение - усилить действие средств основных. Это диэлектрические галоши, коврики, подставки - до 1000 В и диэлектрические перчатки, боты, коврики - свыше 1000 В.

Специальные технические средства защиты – это заземление и зануление.

8.1. Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей.

Защитное заземление применяется:

•в сетях напряжением до 1000 В - трехфазных с изолированной нейтралью, однофазных, изолированных от земли, сетях постоянного тока

сизолированной от земли обмоткой источника;

•в сетях напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или соседней точки обмоток источника тока.

Защитное заземление состоит из заземлителей, соединенных между

собой металлическими шинами, и заземляющих проводников, которыми присоединяется заземляемое оборудование.

Защитное заземление следует отличать от рабочего. Рабочим заземлением называют соединение отдельных точек электрический сети с заземляющим устройством. Оно предназначено для нормальной работы электроустановки и для защиты от повреждения в аварийном режиме. Примером рабочего заземления является заземление нейтрали источника (ro на рисунке 1.1).

По конструкции заземления могут быть выносными (rз на рис. 8) и контурными (рисунок 1.10).

тока замыкания через заземлитель и определяется по формуле:

чаще всего на расстоянии более 20 м от возможного места прикосновения к корпусу (см. рисунок 1.7), коэффициент α у выносных заземлений равен единице. Таким образом, выносные заземления защищают только благодаря малому значению r3 при условии малых токов замыкания (не более 10 А),

которые имеют место в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. При допустимом значении rЗ ≤ 4 Ом выносное заземление обеспечивает в самом неблагоприятном случае замыкания малое напряжение U 3 на корпусе:

U 3 = I3 r3 = 10 4 = 40В.

Таблица 1.2 - Максимальные допустимые значения сопротивления заземления

(ГОСТ 12.1.030-81)

Достоинство выносных заземлений - возможность выбора места с минимальным сопротивлением грунта. Недостаток - удаленность от защищаемого оборудования, ограниченность защитных свойств.

При напряжении свыше 1000 В токи замыкания на землю могут превышать 500 А. В этом случае выносное заземление может не обеспечивать безопасности. При больших токах замыкания на землю применяются контурные заземления. В отличие от выносного заземления, которое защищает путем снижения потенциала корпуса до безопасной величины, контурное заземление защищает человека путем увеличения потенциала защищаемой площадки до уровня, близкого потенциалу корпуса, и выравнивает потенциал площади так, что на всей защищаемой территории напряжение прикосновения и шага не превышает заданной величины (рисунок 1.10).