!Учебный год 23-24 / Мищенко, Тищенко - БЖД

261

ного, нулевая рабочая шина – голубого, нулевая защитная шина – продольные полосы желтого и зеленого цвета);

–защитное заземление и зануление;

–использование во время работы на сетях или электрооборудовании под напряжением СИЗ (инструменты с изолированными рукоятками, коврики, токоизмерительные клещи и т. п.);

–применение электрической изоляции.

Электрическая изоляция – это слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструкция из непроводящего материала, с помощью которой токоведущие элементы отделяют от других частей электроустановки. Применяют следующие виды изоля-

ции [1]:

–рабочую изоляцию – электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от повреждения электрическим током;

–двойную изоляцию – электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции, для защиты от поражения током в случае повреждения рабочей;

–усиленную изоляцию – улучшенная рабочая изоляция, которая обеспечивает такую же степень защиты, как и двойная.

Воснове действия технических способов и средств защиты лежит реализация следующих принципов обеспечения безопасности:

–снижения опасности (изоляция; применение малых напряжений);

–ликвидации опасности (защитное отключение);

–блокировки (оградительные устройства);

–информации (сигнализация, знаки безопасности, плакаты);

–слабого звена (защитное заземление).

Средства коллективной защиты от электрического тока. По условиям безопасности в зависимости от напряжения электроустановки разделены на устройства до 1 кВ включительно, выше 1 кВ и с U £ 42 В.

Защитное разделение сетей применяется в электроустановках напряжением £ 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной опас-

ностью (передвижные установки, ручной электрифицированный инстру-

мент и т. п.) и представляет собой разделение сетей на отдельные, электрически не связанные между собой участки с небольшой емкостью и высоким (десятки кОм) сопротивлением изоляции. Разделение осуществляется посредством специальных разделительных трансформаторов, которые должны удовлетворять повышенным требованиям надежности в отношении исключения пробоя изоляции между его первичной и вторичной обмоткой [9].

Прикосновение к токоведущим элементам всегда опасно даже в сетях с хорошей изоляцией и напряжением< 1000 В, а в сетях с напряжением > 1000В опасно даже приближение к токоведущим элементам. Поэтому исключение приближения на опасное расстояние или соприкосновения чело-

262

века с неизолированными токоведущими элементами достигается их расположением на недоступной высоте(выше уровня рабочей зоны) или в недо-

ступном месте (ниша, внутренние полости конструкций и т. п.)

Если достичь этого не удается, то токоведущие элементы заключают в оболочки (замкнутые пространства, исключающими соприкосновение человека с токоведущими элементами, попадание воды и твердых токопро-

водящих предметов внутрь) или закрывают стационарными, передвижными и съемными ограждениями. Оболочки и ограждения обеспечивают норма-

тивно установленные расстояния от токоведущих элементов до них и до находящегося вблизи человека с учетом рабочих поз и возможных движений, применяемого инструмента и приспособлений.

Поскольку сплошные, сетчатые, перфорированные, решетчатые или комбинированные ограждения в виде кожухов, козырьков и щитов, барьеров или экранов обычно закрывают токоведущие элементы не со всех сторон, т. е. защищают человека от прикосновения частично, то их используют в сочетании со звуковыми, цветовыми и световыми сигнализаторами, устанавливаемыми в зоне видимости и слышимости персонала.

В ручном электрифицированном инструменте, переносных светильниках в помещениях с повышенной и особой опасностью, местном освещении на станках и светильниках общего освещения при hсв < 2,5 одним из мероприятий обеспечения безопасности является применение малых номинальных напряжений (U £ 42 В переменного и U £ 100 В постоянного тока), источни-

ком которого являются: гальванические элементы и аккумуляторы, выпрямители и преобразователи, понижающие трансформаторы (кроме автотрансформаторов), включаемые в стандартные сети напряжением 220 или 380 В.

Изделиям, рассчитанным на малое напряжение, присваивается III-ий класс защиты от поражения электричеством, и их корпуса не требуют зануления или заземления, за исключением электросварочных устройств и установок, работающих во взрывоопасных помещениях и при работах в особо опасных условиях [9].

Однако низкое напряжение не гарантирует полной безопасности и поэтому необходимо принимать другие меры защиты. В частности защита от случайных прикосновений к токоведущим частям и элементам оборудования достигается изоляцией рабочего места(при отсутствии возможности выполнения заземления, зануления и защитного отключения) и изоляцией электроустановок, а также ограждениями(переносные щиты, стенки или экраны), размещаемыми в непосредственной близости от опасного оборудования или токоведущих шин.

Различают изоляцию рабочего места (при отсутствии возможности выполнения заземления, зануления и защитного отключения) и изоляцию в электроустановках.

На рабочем месте от земли изолируетсяпол, настил, площадки и

т. п., а также все металлические детали, потенциал которых отличается от

263

потенциала токоведущих элементов и, прикосновение к которым является предусмотренным или невозможным. Изолированное рабочее место обустраивается таким образом, чтобы работник ни при каких условиях не смог одновременно прикоснуться к обслуживаемому оборудованию и какимлибо заземленным элементам здания или другого оборудования.

В электроустановках применяется рабочая, дополнительная, усиленная и двойная изоляция[9]. Приборы и электрические устройства всегда имеют рабочую изоляцию, сопротивление которой для сетей сU < 1кВ не должно превышать 0,5 МОм, что обеспечивает нормальное функционирование электроустановок и предотвращение коротких замыканий, а также 0- ой класс защиты человека от поражения электричеством. В производственных условиях эти установки в обязательном порядке должны иметь зануление и заземление, а также другие виды защиты.

С целью повышения надежности и электробезопасности оборудования на случай повреждения(пробоя) рабочей изоляции токоведущих элементов предусматривается дополнительная изоляция нетоковедущих в нормальном состоянии частей. Сопротивление такой двойной изоляции(рабочая + дополнительная) должно быть не менее 5 МОм. Электроустановкам, имеющим двойную изоляцию, присвоен II-ой класс защиты.

Все электроинструменты с движущимся рабочим органом, ручные светильники и большинство электроприборов имеют II-ой класс защиты от поражения электричеством. Их корпусные элементы защищают от поражения электрическим током не только при пробое изоляции, но и при случайном прикосновении рабочего органа к токоведущим элементам обрабатываемого изделия, что позволяет использовать такое оборудование в помещениях любых категорий опасности без дополнительных средств защиты[8, 9].

На паспортной табличке электроустановок, имеющих двойную изоляцию и металлический корпус, имеется специальный знак (квадрат внутри квадрата), запрещающий их заземление и зануление.

Если по конструктивным причинам (выключатели, щеткодержатели и т. п.) применение двойной изоляции затруднительно и в некоторых ответственных электрических устройствах используется улучшенная(усиленная) рабочая изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты, что и двойная изоляция.

Бытовые электроприборы обычно имеют 0 класс защиты, не предусматривающий дополнительной изоляции, поэтому их использование допускается только в помещениях без повышенной опасности.

Контроль и профилактика поврежденной изоляции– важнейший элемент обеспечения электробезопасности, который [12]:

– при вводе в эксплуатацию новыхили прошедших ремонт электро-

установок осуществляется в ходе приемо-сдаточных испытаний(контроль сопротивления изоляции);

264

–на работающем оборудовании проводится электротехническим персоналом эксплуатационный контроль сопротивления изоляции посредством мегаомметров в сроки, установленные нормативами.

На случай снижения электрического сопротивления фаз (уровня изоляции) относительно земли ниже определенного предела или замыкания на корпус (или человека) используются устройства автоматического отключения (УЗО), которые при выходе контролируемого параметра за допустимые пределы менее чем за0,2 с автоматически обесточивают неисправную установку или электросеть.

Взависимости от контролируемого параметра электрической сети существуют разнообразные типы УЗО, основными элементами которых являются:

–прибор защитного отключения – это, как правило, реле напряже-

ния или тока, которое при выходе контролируемого параметра сети за допустимые пределы замыкает контакты обмотки катушки автоматического выключателя;

–автоматический выключатель – устройство, которое при поступлении сигнала от прибора защитного отключения разрывает электрическую цепь и обесточивает неисправную установку.

Из существующих типов УЗО наиболее совершенными являются устройства, реагирующие на ток утечки(дифференцированный ток). Функция УЗО заключается в ограничении не величины тока, проходящего через тело человека, а времени его протекания, что обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током не только в случае прикосновения к металлическим корпусам, оказавшимся под напряжением из-за повреждения изоляции, но и при прямом прикосновении к токоведущим элементам. Основные требования, которым должны удовлетворять УЗО:

1) высокая чувствительность, т. е. способность реагировать на небольшие изменения входной величины;

2)малое время отключения (tоткл = 0,05-0,2 с);

3)достаточная надежность;

4)избирательность действия, т. е. способность отключать только поврежденный объект;

5)способность осуществлять самоконтроль исправности, т. е. реагировать на неисправности в собственной схеме отключением защищаемого объекта.

В целях обеспечения безопасности при проведении работ с электричеством необходимо выставлять знаки безопасности

Кроме того, УЗО защищают электроустановки от возгораний, первопричиной которых являются токи утечки, вызванные ухудшением изоляции. Их применение в двухпроводных линиях повышает электробезопасность в 167 раз, а в трехпроводных – в 1075 раз [1].

При появлении напряжения на корпусе оборудования используются

265

следующие виды защиты: защитное заземление, зануление оборудования, защитно-автоматическое отключение оборудования.

Защитное заземление – это преднамеренное соединение с землей металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые в обычном состоянии не находятся под напряжением, но могут под ним оказаться при случайном соединении их с токоведущими частями (рис. 8.6) [1, 8, 9, 10, 14].

Рис. 8.6. Принципиальные схемы защитного заземления: а – в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше; б – в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В; 1 – заземленное оборудование; 2 – заземлитель защитного заземления; 3 – заземлитель рабочего заземления; I0 – ток замыкания на землю; Rз , R0 , Rф – соответственно сопротив-

ления защитного и рабочего заземлений, изоляции фаз

Принцип действия защитного заземления– снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных «замыканием на корпус», посредством уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до значения близкого к значению к потенциалу заземленной установки.

Снижение напряжения прикосновения обеспечивается:

–уменьшением сопротивления заземляющего устройства;

–путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек и заземляемого оборудования;

Снижение шагового напряжения обеспечивается за счет равномерного распределения электродов заземлителя на площадке обслуживания.

Область применения – сети напряжением £ 1000 В с изолированной нейтралью и сети с напряжением > 1000В с изолированной и заземленной нейтралью, поскольку оно эффективно, если ток замыкания на землю с уменьшением сопротивления заземления не увеличивается.

Электрическое сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:

–4 Ом в установках напряжением до 1 кОм с изолированной нейтралью, а при источнике тока, генераторе или трансформаторе мощностью менее 100 кВт допускается не более 10 Ом;

–0,5 Ом в установках напряжением свыше1 кВт с изолированной

266

нейтралью;

–в установках с заземленной нейтралью сопротивление заземления определяется расчетом исходя из требований по допустимому напряжению прикосновения.

Заземление электроустановок необходимо выполнять: а) при напряжении 500 В и выше переменного и постоянного тока – во всех случаях; б) напряжении 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока – в повышениях с повышенной опасностью, особо опасных помещениях и в наружных электроустановках; в) при всех напряжениях переменного и постоянного во взрывоопасных помещениях.

Заземляющее устройство – это совокупность непосредственно со-

прикасающихся с землей естественных (предметы, которые находятся в земле и используются для других целей) или искусственных (предназначенные исключительно для целей заземления) металлических заземлителей

ипроводников, соединяющих их с заземляемыми элементами электроустановок.

В качестве естественных заземлителей используют металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий, свинцовые оболочки кабелей, водо- и другие трубопроводы заисключением трубопроводов покрытых изоляцией, а также горючих жидкостей и взрывоопасных и горючих газов.

Роль искусственных заземлителей выполняют:

–вертикальные электроды, изготавливаемые из стальных труб диа-

метром 3-5 см или уголков размером от 40х40 до 60х60 мм и длиной 2,5-3,5 м, а также из прутков диаметром 10-12 мм и длиной до 10 м;

–горизонтальные электроды – стальные полосы сечением не менее

4х12 мм или прутки диаметром не менее 10 мм, используемые как самостоятельные электроды или для соединения вертикальных электродов.

Заземляющие устройства бывают двух типов: выносные (сосредото-

ченные) и контурные (распределенные).

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что за-

землитель вынесен за пределы площадки, размещения заземляемого оборудования, или размещается на некоторой ее части. Тем самым, потенциал на котором находится человек, равен или близок к нулю(в зависимости от удаленности человека от заземлителя) и защита человека осуществля-

ется лишь за счет малого электрического сопротивления заземлителя, так как большой ток будет протекать по той ветви разветвленной цепи, которая имеет меньшее электрическое сопротивление. Поскольку такой тип заземления обеспечивает лишь уменьшение опасности или тяжести поражения электрическим током, то его применяют лишь при малых значениях тока замыкания на землю (установки напряжением до 1000 В). Его досто-

инство заключается в возможности выбора места(глинистые, сырые грунты в низинах и т. п. – с малым сопротивлением) размещения заземли-

267

теля.

Контурное заземляющее устройство характеризуется размещением одиночных заземлителей по контуру(периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование или их распределением по всех площадке (зоне обслуживания оборудования) равномерно. В данном случае обеспечивается выравнивание потенциала основания и его повышение до значений близких к потенциалу корпуса оборудования, что обеспечивает высокую степень защиты от шагового напряжения и прикосновения к корпусу оборудования, оказавшемуся под напряжением.

Зануление оборудования – преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (рис. 8.7) [1, 9].

Рис. 8.7. Принципиальная схема зануления: 1 –корпус; 2 – аппараты для защиты от токов замыкания (плавкие предохранители, автоматические выключатели и т.п.); 3 – нуле-

вой защитный проводник; 4 – повторное заземление; R0 – сопротивление заземления нейтрали источника тока; Rn – сопротивление повторного заземления нулевого провод-

ника; Iк – ток короткого замыкания; Uф – фазное напряжение

Принцип действия зануления заключается в превращении замыкания фазы на корпус в однофазное короткое замыкание между фазным и нулевым проводом, вызывающее ток короткого замыкания, который обеспечивает срабатывание защиты и автоматическое отключение поврежденной электроустановки от сети питания.

Кроме того, поскольку корпус установки заземлен(поз. 1 рис. 8.7) через нулевой защитный проводник(поз. 3 рис. 8.7) и заземление нейтрали, до срабатывания защиты проявляется защитное свойство заземления. При занулении предусматривается повторное заземление(поз. 4 рис. 8.7) нулевого рабочего провода на случай его обрыва на участке между точкой заземления установки и нейтралью сети. В этом случае ток короткого замыкания стекает по повторному заземлению в землю, т. е. обеспечивается работа зануления. Хотя в этом случае время срабатывания может возрасти

за счет увеличения электрического сопротивления цепи замыкания и уменьшения при этом величины тока короткого замыкания.

268

Область применения – трехфазные четырехпроводные сети U £1000 В с глухозаземленной нейтралью.

При выполнении защитного зануления требуется заземление нулевого провода – источника тока и повторно в сети, т. к. всякое заземление на землю в системе зануления создает напряжение на всем зануленном оборудовании. Повторное заземление нулевого провода снижает его напряжение относительно земли и тем самым уменьшает опасность поражения током при соприкосновении с частью оборудования, случайно оказавшегося под напряжением. Согласно правил технической эксплуатации электроустановок повторное заземление нулевого провода на воздушных линиях должно выполняться через каждые 250 м, а также на концах линии и ее ответвлений длиной более200 м, при этом сопротивление каждого повторного заземления не должно превышать10 Ом. Во избежание обрыва нулевой провод следует тщательно и надежно укреплять. В сетях с заземленной нейтралью сечение проводов должно удовлетворять требованиям термической устойчивости при однофазном коротком замыкании.

Блокировка опасных зон (пространств) исключает доступ к токо-

ведущим элементам, пока с них не снято напряжение, либо обеспечивает автоматическое снятие напряжения при появлении возможности прикосновения или опасного приближения к токоведущим элементам. Блокировочные устройства разнообразны по конструктивному устройству и в -ос нове их действия лежат механические, электрические, фотоэлектрические и др. принципы. Часто блокировки применяют совместно со звуковыми или световыми сигнальными устройствами.

Сигнализация и знаки безопасности применяются в дополнение к другим средствам защиты, как средство увеличения информированности и привлечения внимания работника к непосредственной опасности(предупре-

ждение о наличии напряжения на электроустановке или недопустимом приближении к токоведущим элементам, находящимся под напряжением).

Выполняя запрещающую, предупреждающую, предписывающую или разрешающую функции посредством постоянных или пульсирующих звуковых, световых, цветовых, знаковых и комбинированных сигналов они не заменяют технических средств коллективной и индивидуальной защиты.

Средства индивидуальной электрозащиты (СИЭЗ) предназначены для существенного снижения опасности поражения человекаэлектриче-

ским током, электрической дугой и воздействия электромагнитного поля

(ЭМП) при случайном прикосновении к токоведущим элементам электроустановок при их монтаже, ремонте и эксплуатации или при случайном появлении на них напряжения в результате ошибочных включений или действий персонала. Они подразделяются на основные и дополнительные средства.

К основным относятся средства, изоляция которых длительное время выдерживает рабочее напряжение электроустановок и позволяет с их

269

помощью прикасаться к токоведущим элементам, находящимся под напряжением, а именно (рис. 8.8, а) [18]:

– в установках U £1000 В – диэлектрические перчатки толщиной 0,7 мм, изолирующие штанги (оперативные, для наложения заземления), изолирующие и токоизмерительные клещи, слесарно-монтажный инструмент с изолированными рукоятками и указатели напряжения;

– в установках U >1000В – диэлектрические перчатки толщиной 1,2 мм изолирующие штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, указатели напряжения.

Рис. 8.8. Средства индивидуальной электрозащиты: а – основные; б – дополнительные: 1 – клещи для вставки предохранителей; 2 – гаечный ключ; 3 – отвертка; 4, 6, 9 – указатель напряжения; 5 – пассатижи; 7 –перчатки резиновые диэлектрические; 8 – токоизмерительные клещи; 10, 11, 12 – диэлектрические галоши, боты и сапоги; 13 – туфли антистатические; 14 – резиновый коврик и дорожка; 15 – изолирующая подставка

Дополнительные СИЭЗ – это средства защиты, изоляция которых не может длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановок (рис. 8.8, б) и которые применяются от защиты от напряжения прикосновения и шага исключительно с основными средствами. К ним относятся:

–в установках U £1000 В – диэлектрические галоши и сапоги, коврики и изолирующие подставки и накладки, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности;

–в установках U >1000В – диэлектрические боты, коврики и изолирующие подставки, переносные заземлители и оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности.

Все СИЭЗ должны иметь маркировку с указанием напряжения, на которые они рассчитаны. Их изолирующие свойства после изготовления подлежат приемосдаточной и контрольной проверке, а в процессе эксплуатации периодической проверке в установленные нормативами сроки и внеочередным испытаниям – после ремонта, который может отразиться может отразиться на электрических и механических характеристиках.

270

8.5. Организация безопасной эксплуатации электроустановок

Устройство и эксплуатация электрических установок и электрооборудования осуществляется в соответствии с ПУЭ[16], правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей[17], межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок [12] и т. д.

Всоответствии с требованиями действующих нормативных актов приказом по предприятию назначается специалист, ответственный за электрохозяйство и эксплуатацию электроустановок, а также лицо, замещающее его в период длительного отсутствия (отпуск, командировка, болезнь). Приказ или распоряжение издается после проверки знаний этими лицами требований соответствующих нормативных актов и присвоения соответствующей группы по электробезопасности.

Шины и провода защитного заземления (зануления) должны быть доступны для осмотра и окрашены в черный цвет. Во всех защитных устройствах устанавливаются только калиброванные предохранители.

Конкретные сроки и объемы испытаний, а также измерений параметров электрооборудования определяет лицо ответственное за электрохозяйство, в соответствии с требованиями действующих нормативных актов, ведомственной или местной системы планово-предупредительного ремонта (ППР), в соответствии с типовыми и заводскими инструкциями в зависимости от местных условий и состояния установок.

Всоответствии с правилами по охране труда(правилами безопасности) при эксплуатации электроустановок в отношении электробезопасности [12] все работники предприятия подразделяются на три группы: электротехнический, электротехнологический и неэлектротехнический персонал. Степень квалификации персонала по электробезопасности определяется группой допуска (I , II, III, IV или V) по электробезопасности.

Электротехнический персонал – это административно-техничес-

кий, оперативный, оперативно-ремонтный, ремонтный персонал, организующий и осуществляющий монтаж, наладку, техническое обслуживание, ремонт, управление режимом работы электроустановок.

Административно-технический персонал – это руководители и спе-

циалисты, на которых возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных, и наладочных работ в электроустановках. Группа допуска по электробезопасности – не ниже IV.

Оперативный персонал - это персонал, осуществляющий оперативное управление и обслуживание электроустановок(осмотр, техническое обслуживание, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск к работе и надзор за работающими в электроустановке, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации). Группа допуска по электро-

безопасности – не ниже III.

Ремонтный персонал – это персонал, обеспечивающий техническое