Глава 14. Средства защиты человека
Глава 14. Средства защиты человека
ОТ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
В различных электроустановках имеется различная опасность поражения людей электрическим током, так как параметры электроэнергии, условия эксплуатации электрооборудования и характер среды помещений, в которых оно установлено, весьма разнообразны.
Электроустановка - это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.
Опасность поражения, а также возможная его тяжесть зависят от величины номинального напряжения. Согласно ПУЭ, электроустановки по условиям электробезопасности разделяются на электроустановки напряжением до 1 кВ (1000 В) и электроустановки напряжением выше 1 кВ.
Сети переменного тока бывают однофазными и многофазными. В промышленности применяют преимущественно трехфазные и значительно реже однофазные сети.
При напряжении до 1000 В в настоящее время применяют трехпроводную сеть с изолированной нейтралью (нейтральной точкой) напряжением 36, 42, 127, 220, 380 и 660 В и четырех- или пятипроводную сеть с глухозаземленной нейтралью напряжением 220/127, 380/220 и 660/380 В (первая цифра обозначает линейное напряжение, вторая - фазное). Наиболее распространенными в России являются сети 380/220 В. Нейтраль (нейтральная точка) обмотки источника или потребителя энергии, есть точка, напряжения которой относительно всех внешних выводов обмотки одинаковы по абсолютному значению. Заземленная нейтральная точка носит название нулевой точки. Проводник, присоединенный к нейтральной точке, называется нейтральным проводником, а к нулевой точке - нулевым проводником. Нейтральная точка, заземленная путем непосредственного присоединения к заземлителю или через малое сопротивление (трансформатор тока и т.п.), называется также глухозаземленной нейтралью.
В зависимости от конфигурации токоведущих проводников, включая нулевой рабочий (нейтральный) проводник, характера заземления нейтрали источника питания и характера заземления открытых проводящих частей электроустановки ГОСТ Р 50571.2-94 и ПУЭ 7-го издания подразделяют распределительные сети напряжением до 1кВ и принимают следующие обозначения систем:
- система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
- система TN-С – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рис. 14.1. а);
- система TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (рис. 14.1.б);
- система TN-C-S – система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (рис. 14.1.в);
- система IT – система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли, а открытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 14.1.г );
- система ТТ – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника (рис.14.1.д).
Проводящая часть – часть, которая может проводить электрический ток.
Открытая проводящая часть электроустановки – доступная прикосновению часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции (например: металлические корпуса электрооборудования, металлические трубы электропроводок и т.п.).
Применительно к сетям переменного тока напряжением до 1 кВ условные обозначения имеют следующий смысл.
Первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли: Т – заземленная нейтраль; I – изолированная нейтраль.
Вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли: Т – открытые проводящие части заземлены; N– открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.
Последующие (после N) буквы – совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников: S – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены; С – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводнике).
Обозначение проводников приведено на рис .14.1. е.
TN-C  а | TN-S  б |
TN-C-S  в | TT  г |
IT  д |  e |
Рис. 14.1. Схемы электрических сетей переменного тока с трехфазными
и однофазными потребителями и различными системами заземления:
а - сеть с глухозаземленной нейтралью - система TN-C; б-сеть с глухозаземленной нейтралью - система TN-S; в -сеть с глухозаземленной нейтралью - система TN-C-S; г -сеть с глухозаземленной нейтралью - система TT; д – система с изолированной нейтралью – система IT; е – условные обозначения проводников.
Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземлённой нейтралью с применением системы TN. Среди трехфазных электрических сетей с напряжением до 1 кВ наибольшее распространение в стране получили четырехпроводные сети с системой заземления TN-C. Такие сети относительно дешевы. В то же время разделение функций нулевого проводника на нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) в системах TN-S и TN-C-S позволяет обеспечить более высокий уровень электробезопасности, пожарной безопасности, а также обеспечить помехоустойчивость электронной техники.
Систему TT рекомендуется применять для зданий с металлическим каркасом и металлической обшивкой с обязательным использованием устройств защитного отключения.
Система IT применяется для производств, где недопустимы перерывы в работе при замыкании фазы на землю, во взрывоопасных зонах для исключения искрообразования; в производствах с повышенной опасностью поражения электрическим током (торфяные и горные разработки, шахты и т.п.); для электропитания радиоэлектронной аппаратуры, чувствительной к электромагнитным наводкам.
Защитное заземление
Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом открытых проводящих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие фазного замыкания на них и по другим причинам (вынос потенциала, разряд молнии и т.п.). Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т.п.
Назначение защитного заземления - защита людей от поражения электрическим поражающим током при косвенном прикосновении, т.е. при электрическом контакте с открытыми проводящими частями электроустановки, а так же со сторонними проводящими частями, не являющимися частями электроустановки (например, металлоконструкции здания, металлические газовые сети, водопроводные трубы, трубы отопления и т.п. и неэлектрические аппараты, полы и стены из неизоляционного материала), которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.
Принцип действия защитного заземления - снижение до допустимых значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на открытые проводящие части и другими причинами. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования (сопротивления заземлителя Rз), а также выравниванием потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).
Область применения защитного заземления.Заземление может быть эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью (система IT рис.14.7), а также в сетях напряжением выше 1 кВ с заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием, причём срабатывает максимальная токовая защита.
Типы заземляющих устройств. Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.
Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что его заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование.
Существенный недостаток выносного заземляющего устройства - отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей или на части защищаемой территории напряжение прикосновения равно потенциалу заземленных конструкций, т.е. Uпр =IзRз=φз. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности, в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого напряжения прикосновения Uпр.доп.
Рис. 14.7. Принципиальная схема защитного заземления в сетях трехфазного тока
с изолированной нейтралью (система IT).
Достоинством выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.п.).
Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. За счет этого происходит выравнивание потенциалов на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых.
Выполнение заземляющих устройств. Для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители, причем для уменьшения затрат на устройство заземления в первую очередь используют естественные заземлители.
В качестве естественных заземлителей могут использоваться: проложенные в земле водопроводные трубы; обсадные трубы буровых скважин; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей; металлические оболочки бронированных кабелей (кроме алюминиевых), проложенных в земле; рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами; металлические шпунты гидротехнических сооружений и т.п.
Не допускается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводы канализации и центрального отопления. Но такие трубопроводы необходимо присоединять к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов.
Искусственные заземлители (вертикальные и горизонтальные электроды) могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. В качестве вертикальных электродов используют стальные прутки с минимальным диаметром 12-16 мм и длиной до 10 м, стальные трубы с минимальным диаметром 25-32 мм и стальные уголки с площадью поперечного сечения не менее 100 мм2 и длиной 2,5-3 м. В последние годы находят применение электроды, выполненные из меди. Искусственные заземлители не должны иметь окраски.
Заземлители не следует устанавливать вблизи горячих трубопроводов и других объектов, вызывающих высыхание почвы, а также в местах, где возможна пропитка грунта нефтью, маслами и тому подобными веществами, поскольку сопротивление грунта резко возрастает.
В качестве заземляющих проводников, предназначенных для соединения заземляемых частей с заземлителями, применяют полосовую и круглую сталь. У мест ввода заземляющих проводников в здания должен быть предусмотрен опознавательный знак 
.
Для соединения различных заземлителей (естественных, искусственных), а также сторонних проводящих частей (металлические части каркаса здания, металлические трубы коммуникаций, входящих в здание и т.п.), используют главную заземляющую шину (ГЗШ). Она может быть выполнена из меди (допускается из стали) внутри вводного устройства электроустановки напряжением до 1 кВ или отдельно от него.
Сопротивление заземляющих устройств. В электроустановках до 1000 В в сетях с изолированной нейтралью (система IT) сопротивление заземляющего устройства Rзв любое время годадолжно соответствовать условию:
Rз ≤ Uпр / Iз,(14.19)
где Rз – сопротивление заземляющего устройства, Ом;
Uпр – напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В в помещениях без повышенной опасности и 25 В в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках для переменного тока;
Iз – полный ток замыкания на землю, А.
Как правило, не требуется принимать значение Rз меньше 4 Ом. Допускается Rздо 10 Ом, если соблюдено выше приведенное условие, а мощность генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВ·А, в том числе суммарная мощность генераторов и трансформаторов, работающих параллельно.
Защитному заземлению подлежат открытые проводящие части электроустановки, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных.
Внешний осмотр и измерение сопротивления заземляющих устройств производится при приеме в эксплуатацию и периодически в сроки, установленные Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ ЭП), при перестановке оборудования и ремонте заземлителей.
Сопротивление заземляющего устройства должно измеряться в периоды наименьшей проводимости земли: летом при наибольшем ее просыхании (для районов вечной мерзлоты - зимой при наибольшем ее промерзании).
ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Защита Zот, если технические средства защиты не в полной мере выполняют функции защиты, представляет собой профилактику состояния электрооборудования (техническое обслуживание электрооборудования, проверку сопротивления изоляции, проверку сопротивления защитного заземления, испытания электрозащитных средств). К организационно-техническим мероприятиям относится и вывешивание плакатов или нанесение знаков безопасности, определенных ГОСТ Р 12.4.026. Так, при подготовке рабочего места для производства работ в электроустановке выполняются необходимые отключения и принимаются меры против самовключения или ошибочного включения напряжения (блокировка, замок, снятие плавких вставок и т.д.). Для обеспечения безопасности персонала на приводы ручного и ключи дистанционного управления после снятия напряжения вывешиваются запрещающие плакаты «Не включать! Работают люди», «Не включать! Работа на линии». После проверки отсутствия напряжения на отключенных токоведущих частях накладываются переносные заземления и вывешиваются предупреждающие и предписывающие плакаты «Стой! Напряжение», «Работать здесь».
Глава 14. Средства защиты человека