5. Обеспечение электробезопасности
Производительность труда во многих областях человеческой деятельности в значительной степени определяется его электровооруженностью. При постоянном росте электровооруженности труда важное значение приобретают вопросы обеспечения электробезопасности как в производственных, так и в бытовых условиях. Статистика показывает, что среди смертельных несчастных случаев на долю электротравм приходится в среднем по стране около 12%, а в отдельных отраслях – до 30%, хотя число всех электротравм относительно общего числа несчастных случаев сравнительно невелико – до 3%.
Человек начинает ощущать действие тока, начиная с 0,6 - 1,5мА, а при токе 10 – мА не может самостоятельно разорвать цепь поражающего тока. Ток 50 – 60мА поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему.
При напряжениях до 250 - 300В постоянный ток безопаснее переменного тока частотой 50Гц. В диапазоне напряжений 400 – 600В опасность постоянного и переменного токов практически одинакова, а при напряжении более 600В постоянный ток опаснее переменного.
Технические средства электрозащиты
Согласно правилам технической эксплуатации и безопасного обслуживания электроустановок промышленных предприятий заземлению подлежат металлические части электроустановок и оборудования во всех производственных помещениях и наружных установках, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электрооборудования. К частям, подлежащим заземлению, относятся: корпусы аппаратов, электрических машин и трансформаторов, каркасы распределительных щитов, корпусы кабельных муфт, металлические оболочки проводов и кабелей, металлические корпусы светильников, выключателей, штепсельных розеток и т.п.
Заземление указанных выше элементов электроустановок не требуется в следующих случаях:
а) при номинальном напряжении 380В и ниже переменного тока и 440В и ниже постоянного тока в помещениях, отнесенных к категории без повышенной опасности поражения электрическим током, за исключением тех случаев, когда возможно одновременное прикосновение обслуживающего персонала к электрооборудованию и другим заземленным предметам;
б) при номинальном напряжении ниже 127В переменного тока и 110В постоянного тока во всех помещениях за исключением случаев, предусмотренных специальными правилами.
Защитным заземлением называется соединение с заземлителем металлических частей установки, изолированных от проводников, находящихся под напряжением. Выполняется для защиты от опасных напряжений.
Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников (трубы, угловая сталь, пластины и др.), находящихся в непосредственном соприкосновении с почвой и обладающих достаточно большой проводимостью.
Совокупность заземлителя и заземляющих проводов, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем, называется заземляющим устройством.
Электроустановки напряжением до 1000В допускаются как с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралью, а электроустановки постоянного тока – с глухозаземленной или изолированной средней точкой.
Глухозаземленная нейтраль – это нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.
Изолированная нейтраль – это нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, имеющие большое сопротивление.
Сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью, связанные через трансформаторы с сетями напряжением выше 1000В, должны быть защищены от опасности, возникающей при повреждении изоляции между обмотками высокого и низкого напряжений трансформатора, при помощи пробивного предохранителя, устанавливаемого в нейтрали или фазе на стороне низкого напряжения трансформатора. Общее сопротивление заземляющего устройства при этом не должно быть более 4 Ом.
При мощности генераторов и трансформаторов 100кВА и менее заземляющие устройства должны иметь сопротивление не более 10Ом.
В четырехпроводных сетях переменного тока обязательно глухое заземление нейтрали.
В электроустановках до 1000В с глухозаземленной нейтралью обязательна металлическая связь между корпусами электрооборудования и аппаратурой с заземленной нейтралью нулевым (заземляющим) проводом (рис.5.1).
Нулевым проводом называется провод сети, соединенный с заземленной нейтралью трансформатора или генератора.
Сопротивление заземляющего устройства в электроустановках напряжением до 1000В, к которому подсоединены нейтрали генераторов или трансформаторов, не должно быть более 4Ом. Исключение составляют заземляющие устройства, к которым присоединяются нейтрали генераторов и трансформаторов мощностью 100кВА и менее. Для таких установок заземляющее сопротивление не должно превышать 10Ом.
Сопротивлением заземляющего устройства называется сумма сопротивлений, слагающаяся из сопротивления заземлителя относительно земли и сопротивления заземляющих проводников.
Наименьшую электроопасность имеет трехфазная цепь с изолированной нейтралью. Прикосновение к одной фазе, например к фазе А, вызывает ток в теле человека через емкости фаз и относительно земли в трехпроводной сети (рис.5.2). Для сетей небольшой протяженности емкостное сопротивление проводов сети относительно земли велико и ток в теле человека не вызывает его поражения. При расчетах сопротивление тела человека принимают равным 1000Ом.
То же происходит, если человек прикасается к изолированным от земли корпусам электрооборудования при повреждении электроизоляции одной из фаз. Как было сказано ранее, чтобы уменьшить ток в теле человека в этом случае применяют защитные заземления корпусов оборудования. Тело человека, прикоснувшегося к корпусу, и защитное заземление включены параллельно, но сопротивление последнего значительно меньше (4 – 40 Ом).
Недостатком трехфазной цепи с изолированной нейтралью является возможность длительного аварийного замыкания на корпус или землю одной из фаз, например при обрыве провода, без отключения поврежденного участка. При замыкании фазы на землю ток в земле создает опасность для человека, на которого действует напряжение на расстоянии его шага (шаговое напряжение).
В протяженных
трехфазных сетях с изолированной
нейтралью ток короткого замыкания фазы
на землю велик и необходимо быстрое
отключение аварийного участка. Для этой
цели применяются трехфазные сети с
глухозаземленной нейтралью источника
и защитное заземление (рис.5.3а) или
защитное зануление (рис.5.3б) корпусов
электрооборудования. В обоих случаях
значительный ток короткого замыкания
приводит к четкому срабатыванию средств
защиты и отключения аварийного участка.
Защитное зануление, т.е. преднамеренное
электрическое соединение с нулевым
защитным проводом металлических
нетоковедущих частей электрооборудования,
предпочтительнее там, где сопротивление
защитного заземления относительно
велико.
В четырехпроводной системе нейтральный провод подключается к глухозаземленной нейтрали трехфазного источника.
Заземлители
В установках переменного тока для устройства заземлений в целях экономии затрат следует использовать в первую очередь естественные заземлители.
В качестве естественных заземлителей могут служить: а) проложенные в земле водопроводные трубы и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, а также горючих или взрывчатых газов; б) обсадные трубы различного назначения; в) металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей: колонны, эстакады, конструкции подъемников и т.п.
Если сопротивление естественных заземлителей больше общего требуемого сопротивления, то делают дополнительное искусственное заземляющее устройство в виде выносного (сосредоточенного) или контурного заземления.
Другие необходимые требования
В электроустановках напряжением до 1000В с глухим заземлением нейтрали заземляющие проводники должны быть выбраны так, чтобы при замыкании между фазами и заземляющими проводниками, в какой бы точке сети оно не произошло, ток короткого замыкания превышал бы по меньшей мере в 3 раза номинальный ток ближайшей плавкой вставки или в 1,5 раза ток отключения максимального расцепителя соответствующего автоматического выключателя.
Дополнительно должны быть выполнены следующие условия:
в цепи нулевых и заземляющих проводов не ставят разъединяющих приспособлений и предохранителей;
каждый заземленный элемент установки должен быть присоединен к заземлителю или заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления;
для проводов заземляющей сети, как правило, должна применяться сталь;
в линиях, выполненных изолированными проводами, для нулевых проводов применяются изолированные провода;
заземляющие провода и полосы, проложенные в помещениях, должны быть доступны для осмотра и предохранены от повреждений;
соединение заземляющих проводов следует выполнять сваркой или свинчиванием. Под землей соединения допускаются только сваркой внахлестку;
голые провода и полосы защитного заземления должны быть окрашены в черный цвет.
Для уменьшения вероятности поражения электрическим током применяются также индивидуальные средства защиты (резиновые перчатки, изоляционные коврики и т.п.), ограждения, блокировки и т.д., вывешиваются предупреждающие плакаты.
Организационные средства защиты
Очень большую роль играет инструктаж по технике безопасности. Однако он должен быть произведен ответственным лицом грамотно и вовремя. Инструкция по технике электробезопасности должна включать в себя:
1) указание всех возможных источников поражения электрическим током в данном производственном помещении или лаборатории;
2) четкое и ясное предписание обязанностей, направленных на: а) исключение поражения током; б) своевременные меры по оказанию неотложной медицинской помощи в случае поражения кого-нибудь в данном производственном помещении (лаборатории) электрическим током; в) экстренное отключение прибора (приборов), находящихся под напряжением и ставших причиной поражения человека электрическим током.
3) освещение вопросов, связанных с техническими средствами защиты, имеющимися на предприятии вообще и на данном рабочем месте в частности (общие принципы исключения или сведения к минимуму последствий поражения электрическим током: использование глухозаземленных нейтралей с защитными заземлениями или занулениями металлических корпусов электрических приборов, могущих оказаться под напряжением; особенности обеспечения электрозащиты для трехфазных цепей с изолированной нейтралью и т.д.) и с индивидуальными средствами защиты (резиновые перчатки, изоляционные коврики и т.п.).
На рабочих местах, где существует вероятность поражения током, должны быть поставлены соответствующие предупреждающие знаки или вывешены соответствующие плакаты.
Не меньшую роль, чем инструктаж, играет планомерная проверка электрооборудования с точки зрения его электробезопасности (т.е. должным ли образом функционирует система защиты от поражения электрическим током). Если в ходе такой проверки выявляются не соответствующие требованиям электробезопасности приборы, то они либо должны быть немедленно снабжены соответствующей системой защиты, либо выведены из строя.
Чаще всего электротравмы возникают при случайных прикосновениях к токоведущим частям, находящимся под напряжением, или к металлическим конструктивным частям электрооборудования (корпус, кожух и т.д.) при повреждении электроизоляции.
Цепи переменного тока промышленной частоты делятся на трехфазные с изолированной и глухозаземленной нейтралью источника. В обоих случаях возможны трех- и четырехпроводные сети.
Наименьшую электроопасность имеет трехфазная сеть с изолированной нейтралью.
Различают технические средства защиты при напряжениях до 1000В и больше 1000В.
Для уменьшения вероятности поражения электрическим током необходимо применять индивидуальные средства защиты (резиновые перчатки, изоляционные коврики и т.п.), ограждения, блокировки и т.д., вывешивать предупреждающие плакаты.
Огромную роль играет инструктаж по технике безопасности, который должен проводиться вовремя и в полном объеме (см. выше). Он должен включать в себя четкие и ясные предписания, обязательные к выполнению.
Необходим регулярный контроль электрооборудования на предмет соответствия технике электробезопасности.