Технические способы и средства защиты
Для обеспечения электробезопасности применяют отдельно или в сочетании следующие технические способы и средства: защитное заземление, зануление, защитное отключение, выравнивание потенциалов, малое напряжение, изоляцию токоведущих частей; электрическое разделение сетей; оградительные устройства; блокировку, предупредительную сигнализацию, знаки безопасности; предупредительные плакаты; электрозащитные средства.
Защитное заземление. Заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус и по другим причинам.
Задачей защитного заземления является отстранение опасности поражения током в случае прикосновения человека к корпусу и другим токоведущим металлическим частям электроустановки, находящимся под напряжением. Защитное заземление применяют в трехфазных сетях с изолированной нейтралью.
Принцип действия защитного заземления заключается в снижении напряжения между корпусом, находящимся под напряжением, и землей до безопасного значения.
Если корпус электрооборудования не заземлен и оказался в контакте с фазой, то прикосновение к нему равносильно прикосновению к фазе. В этом случае ток, проходящий через человека при малом сопротивлении обуви, пола и изоляции проводов относительно земли), может достигать опасных значений.
Если корпус заземлен, то силу тока, проходящего через человека при Rоб=Rп=0, можно определить по формуле
Ih=Uφ/(Rh+Rиз/3*[(Rh+Rз)/Rз] )
где, Rз- сопротивление заземления (в соответствии с Правилами устройства электроустановок оно не должно превышать 4 Ом); Rиз=4500Ом; Rh=1000Ом.
При весьма малом значении Rз по сравнению с Rh и Rиз, что обычно и бывает на практике, это выражение упростится
Ih=3UφRз/(RhRиз)
Тогда ток, проходящий через человека, составит
Ih=(3*380)/(1000*4500*4)=0,001 А=1,0 мА
т.е. величину, безопасную для человека. В этом и состоит назначение заземления, и поэтому оно называется защитным. Напряжение прикосновения также будет незначительным: Uпр=1,0 В.
В качестве заземляющих проводников допускается использовать различные металлические конструкции: фермы, шахты лифтов и подъемников, стальные трубы электропроводок, открыто проложенные стационарные трубопроводы различного назначения (кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных газов, канализации и центрального отопления).
Зануление. Занулением называется преднамеренное электрическое соединение c нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.
Задача зануления состоит в устранении опасности поражения человека током в случае прикосновения его к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, находящимся под напряжением вследствие замыкании на корпус. Эту задачу решают путем быстрого отключения поврежденной электроустановкой от сети.
Принцип действия зануления заключается в переводе замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами), с тем чтобы вызвать большой ток способный обеспечить срабатывание защиты и автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой могут быть плавкие предохранители, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловыми реле и автоматы, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки
Зануление применяют в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью.
Занулению подлежат те же металлические конструктивные нетоковедущие части электрооборудования, которые должны быть заземлены, т.е. корпуса машин, аппаратов и т.д. В сети с занулением корпус приемника нельзя заземлить, не присоединив его к нулевому защитному проводу.
Одновременное зануление и заземление одного и того же корпуса, а точнее заземление зануленного корпуса, не только не опасно, а напротив, улучшает условия безопасности, так как создает дополнительное заземление нулевого защитного провода.
Вместе с тем зануление (как и заземление) не защищает человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении токоведущим частям. Поэтому возникает необходимость (в помещениях особо опасных в отношении поражения электрическим током) применения, помимо зануления, и других защитных мер, в частности, защитного отключения и выравнивания потенциала.
Защитное отключение. Это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током.
При применении этого вида защиты безопасность обеспечивается быстродействующим (0,1—0,2 с) отключением аварийного участка или всей сети при однофазном замыкании на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от земли, а также при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.
Защитное отключение может служить дополнением к системам заземления и зануления, а также в качестве единственной и основной меры защиты.
Функции защитного отключения могут выполнять также устройства контроля изоляции, если они обеспечивают отключение как при снижении сопротивления изоляции, так и при касании человека частей, находящихся под напряжением.
Защитное отключение- весьма перспективная мера защиты на предприятиях химической промышленности, особенно в помещениях, особо опасных в отношении поражения электрическим током, а также во взрывоопасных зонах.
Выравнивание потенциала. Это метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым человек может одновременно прикоснуться или на которых он может одновременно стоять.
Для выравнивания потенциала в землю укладывают стальные полосы в виде сетки по всей площади, занятой оборудованием.
В производственном помещении корпуса электрооборудования и производственного оборудования в той или иной степени связаны между собой. При замыкании на корпус в каком-либо из электроприемников все металлические части приобретают близкое по величине напряжение относительно земли. В результате напряжение между корпусом электроприемника и полом существенно уменьшается, происходит выравнивание потенциала по всей площади помещения. При выравнивании потенциала человек, находящийся в этой цепи замыкания, оказывается под сравнительно малым напряжением.
В соответствии с требованиями СНиП, для выравнивания потенциала во всех помещениях и наружных установках строительные металлические конструкции, трубопроводы всех назначений и корпуса технологического оборудования должны быть присоединены к сети заземления или зануления.
Фактор выравнивания потенциала имеет большое значение для обеспечения безопасности и является эффективной защитной мерой, но как самостоятельную меру защиты его не применяют.
Малое напряжение. Это номинальное напряжение не более 42 В, применяемое для снижения опасности поражения электрическим током.
Использование этой меры особенно эффективно при работе в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и на наружных установках. Однако электроустановки и с таким напряжением представляют опасность при двухфазном прикосновении.
Малые напряжения применяют для питания электроинструмента, светильников стационарного освещения и переносных ламп в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных и других случаях.
Источниками малого напряжения могут быть специальные понижающие трансформаторы с вторичным напряжением 12—42 В.
Однако область применения этой эффективной меры зашиты невелика, что обусловлено трудностями создания протяженных сетей и мощных электроприемников малого напряжения.
Изоляция токоведущих частей. Исправность изоляции — основное условие обеспечения безопасности эксплуатации и надежного электроснабжения электроустановок.
Применяют несколько видов изоляции токоведущих частей электроустановок: рабочую, дополнительную, двойную и усиленную.
Рабочая изоляция токоведущих частей электроустановки обеспечивает ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током. Материалом рабочей изоляции служат эмаль и оплетка обмоточных проводов, пропиточные лаки и компаунды. Применяют изоляцию поля кабеля и проводов и т.д.
Дополнительная изоляция предусматривается дополнительно к рабочей в случае повреждения последней. Дополнительной изоляцией может служить пластмассовый корпус машины, изолирующая втулка и другие элементы.
Двойная изоляция — это электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной. Двойная изоляция считается вполне достаточной для обеспечения электробезопасности. Поэтому электроинструментом и другими устройствами с двойной изоляцией разрешается пользоваться без применения других защитных средств.
Под усиленной изоляцией понимают улучшенную рабочую изоляцию, обеспечивающую такую же степень защиты от поражения - электрическим током, как и двойная изоляция.
Свойства пластмассы (невысокая механическая прочность, ненадежность соединений с металлом и др.) ограничивают область применения двойной изоляции: ее используют в электрооборудовании небольшой мощности (электрифицированный ручной инструмент, переносные приборы).
Регулярное наблюдение за состоянием изоляции электрических сетей — одна из основных мер предотвращающих поражение человека электрическим током. Контроль сопротивления изоляции может быть периодическим и непрерывным. Сопротивление изоляции силовых и осветительных электропроводов должно быть не ниже 0,5 МОм.
Электрическое разделение сетей. Разделение сети на отдельные, электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора также является одним из способов обеспечения электробезопасности.
Разделяющие трансформаторы изолируют электроприемники от первичной сети и сети заземления. От разделяющего трансформатора может питаться только один электроприемник с защитной плавкой ставкой, причем сила тока вставки автомата на первичной стороне не должна превышать 15 А. Вторичное напряжение 380В. Вторичная обмотка трансформатора и корпус электроприемника не должны иметь ни заземления, ни связи с сетью зануления. Тогда при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением, или к корпусу с поврежденной изоляцией не возникает опасность, поскольку вторичная цепь коротка и сила токов утечки в ней, а также емкостных токов ничтожно мала.
Применение разделяющих трансформаторов является более предпочтительным, чем использование понижающих трансформаторов с заземлением вторичных обмоток.
Защитное разделение сетей обычно используют в электроустановках, эксплуатация которых связана с особой и повышенной опасностью.
Оградительные устройства. Они призваны исключить случайное прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок. Ограждение токоведущих частей предусматривается конструкцией электрооборудования.
Оголенные провода и шины, а также приборы, аппараты и распределительные шиты с незащищенными и доступными для прикосновения токоведущими частями, помещают в специальные ящики, шкафы, камеры и другие устройства, закрывающиеся сплошными или сетчатыми ограждениями.
Сплошные ограждения обязательны для электроустановок, размещаемых в производственных (неэлектрических) помещениях. Сетчатые ограждения применяют в электроустановках, доступных лишь квалифицированному электротехническому персоналу.
В том случае, когда изоляцию и ограждение токоведущих частей сделать невозможно или нецелесообразно (например, на воздушных линиях высокого напряжения), их размещают на недоступной для прикосновения высоте.
Внутри производственных помещений неогражденные голые токоведущие части (троллейные провода, контактные сети и т. п.) прокладывают на высоте не менее 3,5 м от пола.
Предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности. Блокировочные устройства надежно исключают возможность случайного прикосновения к находящимся под напряжением частям, расположенным в специальных закрытых помещениях.
Использование блокировки обеспечивает автоматическое снятие напряжения со всех элементов установки, приближение к которым угрожает жизни человека. Блокировку применяют в электрических аппаратах, при обслуживании которых должны соблюдаться повышенные меры безопасности, в электрооборудовании, расположенном в доступных для неэлектротехнического персонала помещениях.
Предупредительную сигнализацию широко используют в сочетании с другими мерами защиты. Она может быть световой или звуковой. Для световых сигналов применяют следующие цвета:
красный — для запрещающих и аварийных сигналов, а также для предупреждения о перегрузках, неправильных действиях, опасности и т. п.;
желтый — для привлечения внимания (в случае достижения предельных значений, при переходе на автоматическую работу и т. п.);
зеленый — для сигнализации безопасности (при нормальном режиме работы, разрешении на начало действия и т.п.);
белый — для обозначения включенного состояния выключателя (когда нерационально применение красного, желтого и зеленого цветов);
синий — в специальных случаях, когда не могут быть применены остальные цвета.
Сигнальные лампы и другие светосигнальные аппараты должны иметь знаки или надписи, указывающие назначение сигналов (например, «Включено», «Отключено», «Нагрев»).
Для профилактики электротравматизма применяют знаки безопасности, а также предупредительные плакаты. Это одно из действенных средств не только предотвращения случайных прикосновений к токоведущим частям, находящимся под напряжением, но и ошибочных действий персонала.
Их основное назначение заключается в следующем: предупреждение об опасности при приближении к частям, находящимся под напряжением, запрещение манипулировать аппаратами, которые могут подать напряжение на рабочее место, указание места, подготовленного к работе, напоминание о принятых мерах безопасности.
В соответствии с «Правилами применения и испытания средств зашиты, используемых в электроустановках», знаки и плакаты разделены на четыре группы: предупреждающие знаки и плакаты, а также плакаты запрещающие, предписывающие и указа-тельные.
Электрозащитные средства. Это переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, обслуживающих электроустановки, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.
По назначению защитные средства условно делят на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.
Изолирующие защитные средства служат для изоляции человека от токоведущих частей и от земли и делятся на основные и дополнительные.
Основные изолирующие защитные средства, способны надежно выдерживать рабочее напряжение электроустановки и допускают касание токоведущих частей, находящихся под напряжением. В электроустановках напряжением до 1000 В к основным изолирующим защитным средствам относятся оперативные штанги щ токоизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, инструмент с изолирующими ручками и указатели напряжения.
Дополнительные изолирующие защитные средства не рассчитаны на напряжение электроустановки и самостоятельно не обеспечивают безопасность персонала, поэтому их применяют вместе с основными в виде дополнительной меры защиты. К ним относятся диэлектрические галоши, коврики, а также изолирующие подставки.
Ограждающие защитные средства — это различные переносные ограждения, служащие для временного ограждения токоведущих частей, и, таким образом, предотвращающие возможности прикосновения к ним.
Вспомогательные защитные средства — это инструменты, приспособления и устройства, предназначенные для зашиты электротехнического персонала от падения с высоты (предохранительные пояса, страхующие канаты), от световых, тепловых или химических воздействий (защитные очки, респираторы, противогазы, брезентовые рукавицы), от шума (противошумные наушники), а также для безопасного подъема на опоры (монтерские когти, лазы для подъема на бетонные опоры).
Все приборы, аппараты и приспособления; применяемые в качестве защитных средств, должны быть только заводского изготовления, выполненные и испытанные в соответствии с действующими нормативно -техническими документами.