Захист від дотику до частин електричного обладнання, що проводять струм

Дані заходи не допускають людину у небезпечну зону (простір), де діють небезпечні та шкідливі виробничі фактори. До них відносяться: огорожі, висота розміщення не огороджених струмоведучих частин, ізоляція струмоведучих частин, блокування, зорова інформація про небезпеку.

Огорожі.По конструктивному виконанню можуть бути суцільними, сітчатими та змішаними (сітчаті та змішані разом).

В установках до 1кВ огорожі установлюються, як правило, суцільним. Безпечна відстань між суцільною огорожею та неізольованими струмоведучими частинами згідно ПУЕ становить 5 см. Захисні огорожі повинні володіти відповідними електричними та механічними властивостями.

Висота розміщення неогороджених струмоведучих частин.Залежить від двох основних факторів:

- значення напруги та умов підготовки людей, які обслуговують або мешкають біля них. Так струмоведучі частини напругою до 1кВ, у місцях проживання не електротехнічного персоналу, у приміщеннях розміщують на висоті не менше 3,5м. В населеній місцевості висота від проводів повітряної лінії напругою до 1 кВ до землі приймається не меншою 6 м.

Ізоляція струмоведучих частин.Основний засіб захисту від випадкового дотику людини до частин, які знаходяться під напругою. В електроустановках використовують такі види ізоляції:

робочу - забезпечує нормальну роботу електрообладнання та захист від поразки струмом;

додаткову - доповнює робочу у випадку її пошкодження;

подвійну - складається з робочої та додаткової (корпус, виконаний з матеріалу, що ізолює);

підсилену - поліпшена робоча, яка забезпечує такий же захист як та подвійна. Найбільш ефективна подвійна ізоляція. Величина ізоляції струмоведучих частин напругою до 1 кВ повинна бути не менше 0,5 мОм.

Блокування.Пристрій, який запобігає попаданню працюючих під напругу, яка є у небезпечній зоні, та забезпечує правильну послідовність дій з комутаційною апаратурою. Завдяки використанню блокувань відбувається автоматичне відключення напруги у всіх елементах обладнання, наближення до якого небезпечно для людини.

По принципу дії блокуванні можуть бути: механічними, електричними (прямої та непрямої дії) та комбiнованими.

Механічне блокування виконується завдяки запирающихся замків, стопорів, защіпок та інших механічних пристосувань, які перешкоджають до проникнення до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

Електричним називається блокування, яке комутує блокувальні контакти безпосередньо у силовому ланцюзі (прямої дії рис.5.17а.) або у ланцюзі управління пускового апарату (непрямої дії рис 5.17.б).

Зорова інформація про небезпеку.В нею входять: сигнальні кольори, світлова сигналізація, попереджувальні плакати та знаки безпеки, написи, символи, розпізнавальний колір ізоляції, маркіровка.

Занулення

Занулення здійснюється в чотирьохпровідникових мережах з глухозаземленоюнейтраллю з напругою до 1000В.

Зануленням називається навмисне з'єднання корпусів електрообладнання, які можуть випадково опинитись під напругою, з багаторазово заземленим нульовим провідником.

Принцип дії занулення – перетворення замикання на корпус в однофазне замикання, при якому спрацьовує захист (топкі вставки, автомати) і електропристрій вимикається, при цьому .

Коефіцієнт кратності k визначається в залежності від типу запобіжника: для теплових автоматів і топких вставок ; для вибухонебезпечних приміщень .

Опір заземлення нейтралі джерела струму повинен бути 2, 4, 6 Ом при трьохфазній напрузі джерела 660, 380 і 220В відповідно ССБТ [4]. Ці вимоги продиктовані умовою, щоб повний опір кола "фаза-нуль" забезпечував в аварійній ситуації струм короткого замикання .

При короткому замиканні фази на корпус до спрацьовування захисту на всіх елементах ланцюга занулення з'явиться напруга. Внаслідок того, що в контурі протікання струму короткого замикання (джерело струму, кола "фаза-нуль", нульовий захисний дріт) знаходяться елементи, які мають певний індуктивний і активний опір то за місцем замикання на всіх металевих частинах електрообладнання, які під’єднані до нульового дроту, може утворитися небезпечна напруга, наприклад, в мережі 380/220В вона може досягти 147В [3].

При розриві нульового захисного дроту напруга відносно землі нульового дроту і приєднаних до нього корпусів електроприладів може досягнути фазної напруги.

Повторні заземлення призначаються для зниження цієї напруги як при суцільному (цілому), так і з неполадками (має розрив) нульовому дроті. Тобто, основні вимоги до нульового дроту є малий активний опір і відсутність можливих точок від'єднання або розриву.

У ролі нульових захисних провідників ПУЕ рекомендують використовувати неізольовані або ізольовані провідники, а також металеві конструкції будівель, підкранові рельси, стальні труби електропровідників і т.п. Рекомендується використовувати нульові робочі дроти одночасно і як нульові захисні. При цьому нульові робочі дроти повинні мати достатню провідність (не менше 50% провідності фазного дроту) і не повинні мати запобіжників і вимикачів.

Згідно ПУЕ повторному заземленню піддаються лише нульові робочі провідники повітряних ліній (велика імовірність розриву нульового дроту). При цьому повторне заземлення виконують на відстані більше 200м, а також на вводах повітряних ліній в електроустановки, які підлягають зануленню. Опір повторних заземлювачів згідно ССБТ [4] не повинен перевищувати 15, 30, 60 Ом відповідно для 220, 380 і 660В трьохфазної напруги джерела.

Крокова напруга.

Напруга кроку. Людина, яка опиняється в зоні розтікання струму, знаходиться під напругою, якщо її ноги стоять на точках грунту з різними потенціалами. Напругою кроку (кроковою напругою) називається напруга між двома точками електричного кола, що знаходяться одна від одної на відстані кроку (0,8 м) і на яких одночасно стоїть людина. На рис. 3.18 наведено розподіл потенціалів навколо одиночного заземлювача. Напруга кроку U_квизначається як різниця потенціалів між точками / та 2, на яких стоять ноги людини:

(3.22)

Оскільки точка / знаходиться на відстані х від заземлювача, то її потенціал при І -апівсферичному заземлювачі дорівнює

(3.23)

Точка 2 знаходиться на відстані х+а, де а — відстань кроку людини. В такому випадку її потенціал становить

(3.24)

Тоді

(3.25)

Із формули (3.25) та рис. 3.18 видно, що напруга кроку знижується в міру віддалення від точки замикання на землю та при меншій довжині кроку людини.

Хоча при напрузі кроку струм проходить через тіло людини по шляху "нога-нога" який є менш небезпечним за інші, однак відомо немало випадків ураження струмом, які спричинені саме кроковою напругою. Важкість ураження зростає із-за судомних скорочень м'язів ніг, що призводять до падіння людини, при цьому струм проходить по шляху «рука—ноги» через життєво важливі органи. Крім того, зріст людини більший за довжину кроку, що обумовлює більшу різницю потенціалів.

У випадку обриву проводу лінії електропередач (рис. 3.19, а) забороняється наближатись до місця замикання проводу на землю в радіусі 8 м. Виходити із зони розтікання струму необхідно мілкими кроками, що не перевищують довжини ступні (рис. 3.19, б). Якщо необхідно наблизитись до місця замикання проводу на землю (наприклад для надання допомоги), то для запобігання ураження кроковою напругою необхідно вдягнути діелектричні калоші чи боти.

Рис. 3.19. Вихід із зони замикання обірваного проводу на землю: а — правильний напрямок виходу; б — сліди від взуття

Захисне вимкнення

Захисне вимкнення — це швидкодіючий захист, котрий забезпечує автоматичне вимкнення електроустановки при виникненні небезпеки ураження струмом. Небезпека ураження може виникнути і при замиканні фази на корпус електрообладнання при зниженні опору ізоляції фаз відносно землі нижче певної межі внаслідок пошкодження ізоляції, замикання фаз на землю, при появі в мережі більш високої напруги, внаслідок замикання в трансформаторі між обмотками вищої і нижчої напруги, при випадковому дотику людини до струмоведучих частин, котрі знаходяться під напругою. В цих випадках відбувається зміна електричних параметрів електроустановки та мережі. Зміна цих параметрів до певної межі, при котрій виникає небезпека ураження людини електричним струмом, може стати сигналом, котрий викликає спрацювання пристроя захисного вимкнення (ПЗВ), тобто автоматичне вимкнення пошкодженої установки. Основними частинами ПЗВ є прилад захисного вимкнення та автоматичний вимикач (рис. 3.28).

Прилад захисного вимкнення — сукупність окремих елементів, котрі реагують на зміну будь-якого параметра електричної мережі і дають сигнал на вимкнення автоматичного вимикача. До цих елементів відноситься давач. Це пристрій, котрий сприймає зміни електричних параметрів і перетворює їх у відповідний сигнал. В якості давача використовують реле відповідного типу.

Автоматичний вимикач використовується для ввімкнення та вимкнення ланок під навантаженням та при короткому замиканні. Він вимикає захищувану електроустановку при надходженні сигналу від прилада захисного"вимкнення. В мережах напругою до 1 кВ в якості таких вимикачів в пристроях захисного вимкнення застосовуються контактори, обладнані електромагнітним керуванням у вигляді утримуючої котушки, магнітні пускачі—трифазові контактори змінного струму, обладнані тепловим реле для автоматичного вимкнення при перевантаженні споживачів. Тип захисно-вимикального пристрою залежить від параметра електричної мережі, на котрий він реагує: напруга корпуса відносно землі, струм замикання на землю, напруга фази відносно землі, напруга нульової послідовності, струм нульової послідовності та оперативний струм. До пристроїв захисного вимкнення ставляться наступні вимоги: висока чутливість (здатність реагувати на малі зміни вхідної величини сигналу, малий час вимкнення (не більше 0,2 с), селективність роботи (здатність вимикати напругу лише від пошкодженого обладнання), самоконтроль (здатність вимикати обладнання при несправності пристрою захисного вимкнення), надійність.

Захисне вимкнення рекомендується застосовувати в якості основного або допоміжного захисного засобу, якщо безпека не може бути забезпечена шляхом влаштування заземлення або з економічних міркувань.

Захисне вимкнення використовується в електроустановках напругою до 1000 В в наступних випадках:

— в пересувних електроустановках з ізольованою нейтраллю, коли спорудження заземлювального пристроя утруднене;

— в стаціонарних установках при використанні електрифікованого інструменту;

— в умовах підвищеної небезпеки ураження електричним струмом та вибухонебезпеки.

Широко використовуються захисно-вимикальні пристрої в побутових електроустановках.