2.3. Защита от опасности прикосновения к токоведущим частям.
Обслуживание электрооборудования должно производиться с применением изолирующих защитных средств (рис. 3) – диэлектрических печаток (а), бот (б), галош (в), резиновых ковриков (д), изолирующих подставок (г), которые в установленные сроки проходят периодические испытания, а перед каждым их применением должны проверяться путем внешнего осмотра.
Рис. 3. Изолирующие защитные средства, применяемые для предупреждения электротравматизма:
а – резиновые перчатки; б – резиновые боты; в – резиновые галоши; г – изолированная подставка; д – изолирующая дорожка и коврик.
У всего электрооборудования высокого и низкого напряжений, независимо от наличия ограждений, следует вывешивать предупредительные плакаты.
.
2.4. Защита от переходных и высоких напряжений.
Защитой от напряжения, появившегося на металлических корпусах электроустановок в результате нарушения изоляции, служат защитное заземление, зануление и защитное отключение.
Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно применяется в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В и при любом режиме нейтрали в сетях напряжением выше
1000 В. Защитное заземление уменьшает напряжение на корпусе относительно земли до безопасного значения, следовательно, уменьшается и ток, протекающий через тело человека.
На схеме действия защитного заземления (рис. 4, а) показано, что напряжение, приложенное к человеку в случае прикосновения к оборудованию, можно снизить увеличением проводимости заземляющего устройства.
Проводимости gч, g1, g2 (рис. 4, б) очень малы по сравнению с проводимостью заземлителя g3, и ими можно пренебречь. Тогда напряжение, приложенное к человеку, можно представить выражением:
Uч=U g2/g3
или
Uч=U r3/r2,
Рис.4. Схема защитного заземления в двухпроводной сети;
а – электрическая схема; б – схема замещения.
где U – напряжение, приложенное к корпусу, В; g2 – проводимость изоляции провода, 1/Ом; g3 – проводимость заземлителя, 1/Ом; r3 – сопротивление заземлителя, Ом ; r2 – сопротивление изоляции провода, Ом.
Ток, протекающий через человека,
Iч=U r3/(Rч r2).
Заземляющие устройства (рис. 5, а) состоят из искусственных заземлителей: стальных труб (уголков) 6 и контурной шины 5, расположенных непосредственно в земле, при помощи которых осуществляется надежное соединение с землей и создается малое сопротивление растеканию тока. Корпуса электроустановок 1 присоединяются параллельно к магистральной шине 4, которая соединяется с контурной шиной. Заземлители могут быть и естественными. В качестве естественных заземлителей можно использовать металлические конструкции зданий, свинцовые оболочки кабелей и др. Не разрешается использовать трубопроводы.
Сопротивление заземляющего устройства является основным показателем, характеризующим пригодность его в качестве заземляющего устройства.
Рис. 5, а. Схема защитного заземления
Рис. 5, б. Схема заземляющего устройства:
1 – вертикальные заземлители; 2 – горизонтальный заземлитель; 3 –заземляющий проводник.
Болтовое соединение и сварное крепление при выполнении защитного заземления.
Рис. 6. Присоединение заземляющих проводников к элементам электрооборудования должно осуществляться параллельно (не последовательно) к контурной шине.
Пример схемы защитного заземления в сетях с глухозаземленной нейтралью.
В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом, а при мощности источников питания (генераторов, трансформаторов) не более 100 кВ∙А – 10 Ом.
Контроль защитного заземления проводится как перед вводом в эксплуатацию, так и периодически - ежегодно (при наибольших подсыхании и промерзании грунта). Измерение сопротивления проводится измерителями заземления МС–0,8; М–416; М–1103 и др.
Зануление – преднамеренное соединение корпусов электроустановок с нулевым проводом от заземленной наглухо нейтрали источника питания (рис. 7).
Зануление устраивается в сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В, так как защитное заземление не обеспечивает достаточно надежную и полноценную защиту.
Рис. 7. Схема зануления.
R0 – сопротивление заземления нейтрали источника тока; Rn – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника.
Назначение зануления то же, что и заземления: устранить опасность поражения людей током при пробивании фазы на корпус. Это происходит автоматически выключением поврежденной электрической установки от электрической сети.
Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание с целью вызвать ток большой силы, способный обеспечить срабатывание защиты (плавкие предохранители, автоматы) и благодаря этому автоматически отключить поврежденную электроустановку от электрической сети. При пробивании фазы на корпус ток идет через трансформатор, фазный провод, предохранитель, корпус электроустановки, нулевой провод. Так как сопротивление при коротком замыкании мало, ток достигает значительных величин и защитное устройство срабатывает. Однако зануление, как защитное средство, не обеспечивает в полной мере безопасность. Во время короткого замыкания в нулевом проводе возникает опасность поражения, которая будет существовать пока не произойдет отключение поврежденного электрооборудования благодаря сгоранию предохранителя. В нулевом проводе запрещается ставить предохранители.
Защитное отключение – это автоматическое отключение всех фаз участка сети, обеспечивающее безопасные для человека сочетания тока и времени его протекания при замыканиях на корпус или снижения уровня изоляции ниже определенного значения.
Захисне вимикання – це швидкодіючий захист, який забезпечує быстрое автоматичне вимкнення електрообладнання (не більше ніж 0,2 с) при виникненні в ньом небезпеки ураження струмом.
Існує багато схем захисного вимикання.
В зависимости от принципа действия устройства защитного отключения оно может защищать от поражения при однофазном прикосновении или только при прикосновении к заземленным частям, оказавшимся под напряжением. Одна из схем защитного отключения приведена на рис. 8.
Основным элементом схемы является защитное реле напряжения Н с постоянно разомкнутими контактами. При замыкании на корпус одной фазы корпус окажется под напряжением выше допустимого, контакты реле Н замкнутся, сердечник выключающей катушки КВ втягивается и размыкает цепь питания электроустановки.
Опасность поражения при случайном прикосновении человека к токоведущим частям, которые могут оказатся под напряжением, может возникнуть при замыкании фазы на корпус электрооборудования при снижении сопротивления фаз относительно земли, замыкании фаз на землю, при появлении в сети более высокого напряжения и вследствие замыкания в трансформаторе между обмотками.
Рис. 8. Схема устройства защитного отключения, которое реагирует на напряжение корпуса относительно земли.
1 -корпус; 2 – автоматический выключатель; КВ - выключающая катушка; Н – реле напряжения; Rз – сопротивление защитного заземления; Rд – сопротивление дополнительного заземления.
В этих случаях происходит изменение электрических параметров электрооборудования и сети. Изменение этих параметров до определенного значения, при котором возникает опасность поражения человека электрическим током, вызовет формирование сигнала, который обеспечит срабатывание устройства защитного отключения, т.е. автоматическое выключение поврежденного электрооборудования.
В сетях напряжением до 1 кВ в качестве выключателей в устройствах защитного отключения применяются контакторы, оборудованные электромагнитным управлением в виде удерживающей катушки, магнитные пускатели, трехфазные контакторы переменного тока, оборудованные тепловым реле для автоматического отключения при перегрузке потребителей.
Защитное отключение рекомендуется применять в качестве основного или вспомогательного защитного средства, если безопасность не может быть обеспечена путем устройства заземления или по экономическим соображениям. Чаще всего оно используется в условиях повышенной опасности поражения электрическим током или взрывоопасности.