Средства защиты от поражения электрическим током
Существует несколько основных способов защиты от поражения током: заземление, зануление, отключение и т.п. Выбор средств и способов защиты диктуется условиями эксплуатации сети, режимами функционирования и видами сети.
Средства электробезопасности, разделяют на общетехнические, специальные и средства индивидуальной защиты.
Общетехнические средства защиты:
1.Рабочая изоляция.
Для оценки изоляции используют сопротивление изоляции с нагрузкой и без нагрузки.
2.Двойная изоляция
3.Ограничение доступа к токоведущим частям (кожухи, корпуса, заглушки и т.п.)
4.Защитные блокировки
5.Пониженное напряжение в сети
6.Предупредительная маркировка
Специальные средства защиты:
1.Заземление
При заземлении снижается напряжение между корпусом под напряжением и землей
2.Зануление
При занулениисрабатывае токовая защита при замыкании на корпус
3.Защитное отключение
При защитном отключении электроустановка преднамеренно обесточивается
Средства индивидуальной защиты:
1.Перчатки диэлектрические
2.Коврик диэлектрический
3.Галоши диэлектрические
К таким средствам можно отнести средства защиты всех систем функционирования организма человека.
Поражение человека электрическим током происходит в случаях:
1. Прикосновения к токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением.
2. Приближения человека на опасное расстояние к токоведущим незащищенным изоляцией частям электроустановок.
3. Прикосновения человека к нетоковедущим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением (из-за замыкания на их корпус).
4. Ошибочного принятия находящегося под напряжением оборудования как отключенного.
5. Повреждения изоляции.
6. Удара молнии.
7. Действия электрической дуги.
8. Освобождения другого человека, находящегося под напряжением.
9. В результате возникновения токового напряжения на поверхности земли из-за замыкания фазного провода на землю, что привело к растеканию тока по земле. Оказавшийся в зоне поражения человек попадает под шаговое напряжение, которое по мере приближения к проводу принимает опасные значения. Шаговое напряжение зависит от расстояния между точками соприкосновения человека с землей. Уходить от упавшего провода следует мелкими шажками. На расстоянии более 20 м от провода напряжение уменьшается до нуля.
К основным мерам защиты относятся:
− Средства коллективной защиты;
− Защитное заземление, зануление, отключение;
− Использование малых напряжений;
− Применение изоляции.
Средства коллективной защиты, заключающиеся в обеспечении недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением. Это применение оградительных, блокировочных, сигнализирующих устройств, знаков безопасности. Для исключения опасности прикосновения к токоведущим частям электрооборудования необходимо обеспечить их недоступность. Это достигается посредством ограждения и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.
Защитное заземление – это преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей. Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В. и не более 10 Ом для остальных сетей). Различают 2 типа заземления: выносное и контурное. Выносное заземление характеризуется тем, что его заземлитель (элемент заземляющего устройства, непосредственно контактирующий с землей) вынесен за пределы площадки, на которой установлено оборудование. Контурное заземление состоит из нескольких соединенных заземлителей, размещенных по контуру площадки с защищаемым оборудованием. Такой тип заземления применяют в установках выше 1000 В. В электроустановках до 1000 В сечение заземляющего проводника должно быть не менее 4 мм². Заземлять электрические приборы строго запрещено на батареи отопления и водопроводные трубы, поскольку при контакте с ними ничего не подозревающий человек получит травму. На рис. 4.4.1 приведена принципиальная схема защитного заземления:
Рисунок. 4.1- Принципиальная схема защитного заземления:
1 - заземляемое оборудование,
2 - заземлитель защитного заземления,
3 - заземлитель рабочего заземления,
R3 - сопротивление защитного заземления,
RO - сопротивление рабочего заземления.
Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно считается основным средством обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях. Смысл зануления состоит в том, что оно превращает замыкание фазы на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате которого срабатывает защита (перегорает предохранитель), отключая поврежденный участок сети. Принципиальная схема зануления приведена на рис. 4.2:
Рисунок 4.2- Принципиальная схема зануления:
1 - корпус однофазного приемника тока;
2 - корпус трехфазного приемника тока;
3 - предохранители;
4 - заземлители;
Iк - ток однофазного короткого замыкания;
Ф - фазный провод;
Uф - фазное напряжение;
HР - нулевой рабочий проводник;
HЗ - нулевой защитный проводник;
КЗ - короткое замыкание
К устройствам защитного отключенияотносятся приборы, обеспечивающие автоматическое отключение электроустановок при возникновении опасности поражения током. Они состоят из датчиков, преобразователей и исполнительных органов.
Малое напряжение — это напряжение не более 42 В., применяемое в цепях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В. В производстве чаще используют сети напряжением 12 В. и 36 В. Для создания таких напряжений используют понижающие трансформаторы.
Изоляция – это слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструкция из непроводящего материала, с помощью которых токоведущие части отделяются от остальных частей электрооборудования. Выделяют следующие виды изоляции:
− рабочая. Это электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током.
− дополнительная. Это электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.
− двойная. Это изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции.
− усиленная. Это улучшенная рабочая изоляция, которая обеспечивает такую же защиту от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.
Основными изолирующими средствами защиты служат: изолирующие штанги, изолирующие измерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, диэлектрические галоши, коврики и т.д. К общим мерам защиты от статического электричества можно отнести общее и местное увлажнение воздуха.
4.6 Расчёт сечения проводов и кабелей
Расчёт сечения проводов и кабелей осуществляется обычно тремя способами:
- по допустимому нагреву
- по допустимой потере напряжения
- по механической прочности
После выполнения этих расчётов выбирают стандартное сечения жилы проводника, равное максимальному из расчётных значений (или ближайшее большее).
При относительно небольшой длине линий ( ~ до 30м) расчёт на нагревание является определяющим. При прохождении по проводнику электрического тока выделяется тепло и проводник нагревается. Количество выделенного тепла в проводнике:
Q = I2rt дж
где I - сила тока, а;
r - сопротивление проводника, ом;
t - время прохождения тока, сек .
Нагрев изолированных проводов не должен быть выше определённого предела, т.к. изоляция при сильном нагреве может обуглиться и даже загореться. Для безаварийной работы проводов и кабелей нормами установлена предельно допустимая температура нагрева ( 60-80о С) в зависимости от типа изоляции, условий монтажа и температуры окружающей среды. Применяя эти установки.а также зная максимальную силу тока в проводе по таблицам выбирают сечение проводника. Сечение проводника всегда выбирают равным или большим (но ни вкоемслучае ни меньшим), чем расчётное значение тока нагрузки.
По нормам международных стандартов в быту и на производстве в основном требуется применение проводников из меди, поэтому данные на алюминевые проводники здесь опускаются.
Для упрощённого пересчета медь-алюминий можно применить следующее:
нижнее стандартное значение сечения(согласно линейки стандарных сечений) медного проводника равно следующему большему стандартному значению сечения для алюминиевого провода (напр. 1.5 мм2 медного провода = 2.5 мм2 алюминиевого провода).
Сечение проводов и кабелей по допустимой потере напряжения определяют главным образом для осветительных сетей. Для силовых сетей этот метод применяют лишь при сравнительно большой их протяжённости.
Допустимую потерю напряжения от источника тока до наиболее отдаленной по значению нагрузки ( в процентах от номинального напряжения) можно применять:
∆U% = 5,0% - для силовых сетей напряжением до 1000в
∆U% = 2,5% - для осветительных сетей
Сечение проводов и кабелей с одинаковым сечением по всей длине расчитывают по следующим формулам:
1.Для трёхфазной сети с сосредоточенной нагрузкой в конце линии
где: S - сечение фазных проводов, жил кабелей, шин мм2
Рк -мощность приемника, присоединенного к сети длиной L на участке длиной lk (l1+l2+...ln), kW;
lk - длина участка сети между точками присоединения приемника и источника, м;
√ - удельная проводимость, (для меди 58...55,5 mΩ\m);
U - линейное номинальное напряжение V ;
∆U% - заданное значение потери напряжения
Общий допустимый длительный ток (А) для проводов, шнуров и кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией указан в таблице 4.2:
Таблица 4.2 - Допустимая токовая нагрузка в зависимости от температуры окружающей среды изолированных проводов и кабелей , прокладываемых не в земле (в%) (медь):
| Температура окружающей среды оC | Допустимая токовая нагрузка (в %) | |
| Резиновая изоляция допустимая t= 60о C% | ПХВ - изоляция допустимая t = 70о C% | |
| от 20 до 30 | ||
| от 30 до 35 | ||
| от 35 до 40 | ||
| от 40 до 45 | ||
| от 45 до 50 | ||
| от 50 до 55 |
Таблица 4.3 - Рекомендуемая цветовая кодировка жил в кабелях: