Основные технические меры защиты в электроустановках. Причины поражения электрическим током и основные меры защиты

Основные причины несчастных случаев от воздействия электрического тока:

• случайное прикосновение, приближения на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

• появление напряжения прикосновения на металлических конструктивных частях электрооборудования (корпусах, кожухах и т.п.) в результате повреждения изоляции или по другим причинам;

• появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки;

• возникновение напряжения шага на земле из-за замыкания провода на землю.

Основными мерами защиты от поражения электрическим током являются:

• обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения;

• электрическое разделение сети;

• устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, достигается защитным заземлением, занулением, защитным отключением;

• применение малых напряжений;

• защита от случайного прикосновения к токоведущим частям применением кожухов, ограждений, двойной изоляции;

• защита от опасности при переходе с высшей на низшую напряжение;

• контроль и профилактика повреждений изоляции;

• компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю;

• применение специальных электрозащитных средств - переносных приборов и предохранительных устройств;

• организация безопасной эксплуатации электроустановок.

Применение малых напряжений. Если номинальное напряжение электроустановки не превышает длительно допустимого напряжения прикосновения, снижается опасность поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при малых напряжениях 6-12 В при питании потребителей от аккумуляторов, гальванических элементов, выпрямительных установок, преобразователей частоты, понижающих трансформаторов на напряжение 12, 24, 36, 42 В. Использование малых напряжений ограничивается трудностями создания протяженной сети, поэтому они применяются в ручных электрифицированных инструментах, переносных лампах, лампах местного освещения, сигнализации.

Электрический распределение сети. Разветвленная сеть большой длины имеет значительную емкость и малый активное сопротивление изоляции относительно земли. Ток замыкания на землю в такой сети может быть значительным. Если единую сильно разветвленную сеть с большой емкостью и малым сопротивлением изоляции разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые будут иметь незначительную емкость и высокое сопротивление изоляции, опасность поражения резко снизится. Конечно электрический распределение сетей осуществляется путем подключения электроприемников через разделительный трансформатор отдельных электроприемников, питающихся от основной разветвленной сети.

Защита от опасности при переходе с высокого напряжения на более низкую. При повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений трансформатора возникает опасность перехода напряжения и, как следствие, опасность поражения человека, возникновения пожара и пожаров. Способы защиты зависят от режима нейтрали. Сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, соединенные через трансформатор с сетями напряжением выше 1000 В, должны быть защищены пробивным предохранителем, установленным в нейтрали или фазе со стороны низшего напряжения трансформатора. Тогда в случае повреждения изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений этот предохранитель пробивается и нейтраль или фаза низшего напряжения заземляется. Напряжение нейтрали относительно земли Uз = С * R0. Мерой защиты является снижение этого напряжения до безопасного заземления нейтрали с сопротивлением R0 <4 Ом.

Пробивные предохранители применяются, когда высшее напряжение есть больше 1000 В. Если высшее напряжение будет ниже 1000 В, пробивной предохранитель не сработает. Поэтому вторичные обмотки понижающих трансформаторов для питания ручного электроинструмента и ручных ламп малой напряжением заземляющих.

Контроль и профилактика повреждений изоляции. Профилактика повреждений изоляции направлена на обеспечение ее надежной работы. Прежде всего необходимо исключить механические повреждения, увлажнение, химическое воздействие, опыление, перегрев. Но даже в нормальных условиях изоляция постепенно теряет свои первоначальные свойства, "стареет". Со временем развиваются местные дефекты. Сопротивление изоляции начинает резко уменьшаться, а ток утечки - непропорционально расти. В месте дефекта появляются частичные разряды тока, изоляция выгорает. Происходит так называемый пробой изоляции, в результате чего возникает короткое замыкание, что, в свою очередь, может привести к пожару или поражению людей током.

Чтобы поддерживать диэлектрические свойства изоляции, необходимо систематически выполнять профилактические испытания, осмотры, удалять непригодную изоляцию и заменять ее.

Периодически в помещениях без повышенной опасности не реже одного раза в два года, а в опасных помещениях - каждые полгода проверяют соответствие сопротивления изоляции норме. При обнаружении дефектов изоляции, а также после монтажа сети, ее ремонта на отдельных участках, отключение сети между каждым проводом и землей и между проводами разных фаз проводят измерения. При этом в силовых цепях отключают электрические приемники, аппараты, приборы; в осветительных - отвинчивают лампы, а штепсельные розетки, выключатели и групповые щитки оставляют присоединенными. Перед началом измерений необходимо убедиться в том, что на исследуемом участке сети (между двумя предохранителями или за последним предохранителем) или на оборудовании никто не работает и оно отключено. Кабели, шины, электрические машины, воздушные линии, конденсаторы "разряжают на землю", то есть касаются заземленным проводом отключенных токоведущих частей каждой фазы, снимая остаточный емкостный заряд. Значение измеренного сопротивления изоляции должно быть не ниже нормы, указанную в ПУЭ (не менее 0,5 МОм / фазу участка сети напряжением до 1000 В).

Для измерения используют прибор - мегаомметр на напряжения 500, 1000, 2500 В с пределами измерений 0-100, 0-1000, 0-10000 МОм. Чтобы иметь представление еще и о сопротивлении изоляции всей сети, измерение нужно проводить под рабочим напряжением с подключенными потребителями. Такой контроль возможен только в сетях с изолированной нейтралью (в сети с заземленной нейтралью постоянный ток прибора контроля изоляции замыкается через заземление нейтрали, и мегаомметр покажет нуль).

Применяется также постоянный (непрерывный) контроль изоляции - измерение сопротивления изоляции под рабочим напряжением в течение всего времени работы электроустановки без автоматического отключения. Отсчет сопротивления изоляции осуществляется по шкале прибора. При снижении сопротивления изоляции до предельно допустимого или ниже, прибор подает звуковой или световой сигнал или оба сигнала вместе. Из отечественных приборов контроля изоляции наибольшее распространение получили ПКИ, РУВ, УАКИ, М-143, МКН-380, Ф-419. Самым простым средством контроля изоляции является вольтметр. В установках напряжением до 1000 В вольтметры подключают непосредственно к фазам, а в установках с напряжением свыше 1000 В - через измерительный трансформатор.

На предприятиях широко применяется испытание изоляции повышенным напряжением. Этот метод является наиболее эффективным для выявления местных дефектов изоляции и определения ее прочности, то есть способности длительно выдерживать рабочее напряжение. Электрические машины и аппараты испытывают током промышленной частоты, как правило, в течение 1 мин. Дальнейшее действие тока может повлиять на качество изоляции. Значение испытательного напряжения нормируется в зависимости от номинального напряжения электроустановки и вида изоляции.

Защита от случайного прикосновения к токоведущим частям. Чтобы исключить возможность прикосновения или опасного приближения к открытым токоведущим частям, следует обеспечить недоступность с помощью защитных средств, ограждений, блокировок или расположения токоведущих частей на недоступной высоте в недоступном месте. Ограждения бывают как сплошные, так и сетчатые (сетка 25x25 мм). Сплошные ограждения в виде кожухов и крышек используют для электроустановок напряжением до 1000 В. Сетчатые ограждения применяют в установках напряжением до 1000 В и выше.

С помощью блокировок защищают электроустановки напряжением более 250 В, в которых часто выполняют работы на огражденных токоведущих частях. Блокировка обеспечивает снятие напряжения с токоведущих частей электроустановок при проникновении в них без снятия напряжения. По принципу действия блокировки разделяют на механические, электрические и электромагнитные. Электрические блокировки разрывают круг контактами, установленными на дверях ограждений, крышках и дверцах кожухов. Механические блокировки применяют в электрических аппаратах (рубильниках, пускатели, автоматы). В аппаратуре автоматики, вычислительных машинах и радиоустановках вы-пользуют блочные схемы: когда блок выдвигается или удаляется со своего места, штепсельный разъем размыкается. Таким образом, блок отключается автоматически при открывании его токоведущих частей. Использование блокировок также целесообразным для предупреждения ошибочных действий персонала при переключениях в распределительных устройствах и на подстанциях.

Для защиты от прикосновения к частям, находящимся под напряжением, применяется двойная изоляция - электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной. Рабочая изоляция - изоляция токоведущих частей электроустановки. Дополнительная изоляция выполняется изготовлением корпуса из изолирующего материала (электробытовые приборы).

Компенсация емкостей составляющей тока замыкания на землю. Ток замыкания на землю, как и ток через человека в сети с изолированной нейтралью, зависит не только от сопротивления изоляции, но и от емкости сети относительно земли. Контроль и профилактика повреждений изоляции позволяют поддерживать ее сопротивление на высоком уровне. Емкость фаз относительно земли не зависит от каких-либо дефектов; она определяется общей длиной сети, высотой подвеса проводов воздушной сети, толщиной фазной изоляции питающего кабеля, то есть геометрическими параметрами. Поэтому емкость сети не может быть снижена. В процессе эксплуатации емкость сети изменяется только за счет отключения и включения отдельных линий, определяется потребностями электроснабжения.

Поскольку невозможно уменьшить емкость сети, снижение тока замыкания на землю достигается путем компенсации его емкостной составляющей индуктивностью. При этом компенсационная катушка включается между нейтралью и землей, как показано на рис. 4.16. При замыкании на землю в трипроводовий сети с изолированной нейтралью ток проходит через переходное сопротивление r "(проводимость g ') и далее через сопротивление изоляции двух других фаз rb и rc (проводимости gb и gc) и параллельно через емкости Сb и Сс (проводимости bb и bс). Этот ток имеет две составляющие - активную Иr и емкостную Ic (рис. 4.16 б). На векторной диаграмме показано сумму токов до (рис. 4.16 б) и после (рис. 4.16 в) компенсации.

К активной и емкостной составляющих тока замыкания на землю добавляются активный и индуктивный токи компенсационной катушки (наличие активной составляющей объясняется активными потерями в катушке). Емкостная и индуктивная составляющие находятся в противофазе и при настройке в резонанс взаимно уничтожают друг друга. Активные составляющие складываются, то есть ток замыкания на землю Iзк = Иr + Ика и становится значительно меньше, чем в компенсации (здесь Ика - активный ток компенсационной катушки). В случае неполной компенсации емкости может быть некоторая емкостная составляющая тока замыкания на землю (при недокомпенсации) индуктивная - при перекомпенсация. Однако в обоих случаях ток замыкания на землю снижается.

Компенсацийия емисийнои составляющей тока замыкания на землю

Компенсационные катушки иногда называют дугогасительными, поскольку, уменьшая ток замыкания на землю, они способствуют тушению дуги между струмопровиднймы и заземленными частями и тем самым ликвидации повреждения, то есть способствуют замыканию на землю. Эта защита применяется как дополнение к защитного отключения или заземления.

Защитное заземление, зануление и защитное отключение. Однофазному замыкания тока, которые могут возникнуть в электрических машинах, аппаратах, приборах, на ЛБП, опасны тем, что на корпусах и опорах появляются напряжения, достаточные для поражения человека и возникновения пожара. Ток замыкания создает опасные напряжения не только на самом оборудовании, но и вблизи него, распространяясь через основания и фундаменты.

Защита от поражения электрическим током и возгорания можно осуществить защитным отключением (отключают поврежденные участки сети быстродействующим защитой) или защитным заземлением (снижают напряжения прикосновения и шага), или занулением (отключают оборудование и снижают напряжения прикосновения и шага на период, пока не сработает аппарат, отключающий). Рассмотрим эти важнейшие по * ходы защиты в электроустановках (рис. 4.17).

Защитное заземление. Главное назначение защитного заземления - снизить потенциал на корпусе электрооборудования до безопасного значения.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, аппаратов и другие металлические нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей, прикосновение к нему есть так же опасно, как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен, он окажется под напряжением Uз = ИзRз, а человек, касается до этого корпуса, попадает под напряжение прикосновения Uдот = Uзα1α2. Ток через человека при этом определится из выражения:

По выражению 4.50 видно: что ниже rз и α1, тем меньше ток проходит сквозь человека, стоящего на земле и касается корпуса оборудования. Таким образом, безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем, который имеет малое сопротивление заземления Rз и малый коэффициент напряжения прикосновения α1 (рис. 4.17). Из схемы замещения круга однофазного тока замыкания видно, что опоры тела человека и заземлителя параллельны.

Поэтому большая часть тока замыкания на землю пройдет через заземлитель (rз = 4 Ом), и только незначительная часть - через тело человека (сопротивление тела человека даже в худших условиях составляет Rh = 1000 Ом).

В этом заключается сущность применения защитного заземления.

Защитное заземление может быть эффективным в том случае, когда ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью, где при замыкании на землю или на заземленный корпус ток не зависит от проводимости (или сопротивления) заземления, а также в сетях напряжением выше 1000 В с заземленной нейтралью. В последнем случае замыкания на землю является коротким замыканием, при этом срабатывает максимальная токовая защита. В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно, так как даже при глухом замыкании на землю ток зависит от сопротивления заземления и с уменьшением последнего ток возрастает.

Принципиальные схемы защитного зануления и заземления в трехфазный сетях

Зоны применения защитного заземления:

• с напряжением сети до 1000 В переменного тока - три фазы трипроводови с изолированной нейтралью; однофазному двопроводови, изолированные от земли, а также постоянного тока двопроводови с изолированной средней точкой обмоток источника тока;

• с напряжением сети более 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точкой обмоток источников тока.

Защитном заземлению подлежит оборудование:

• в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 42 В переменного тока и более 110 В постоянного тока;

• в помещениях без повышенной опасности заземление является обязательным при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока;

• во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от значения напряжения.

Заземляющего устройства состоит из заземлителей и соединительной полосы. Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные (металлические конструкции и коммуникации другого назначения, находящихся в земле). Как искусственные заземлители используют стальные трубы диаметром 33-50 мм и угловую сталь (40x40 ... 60x60 мм) с толщиной стенок не менее 3,5 мм (для сварки) и длиной 2,5-3 м; Прутков сталь диаметром не менее 10 мм (длиной до 10 м); стальные шины сечением не менее 100 мм 2. Вертикальные заземлители соединяют в контур полосой из стали сечением не менее 4x12 мм или круглого сечения диаметром не менее 6 мм с помощью сварки.

В качестве естественных заземлителей можно использовать: металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий и сооружений, соединенные с землей; проложенные в земле водопроводные трубы и свинцовые оболочки кабелей! обсадные трубы артезианских колодцев и скважин. При этом запрещается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы с пожаровзрывоопасными жидкостями и газами, алюминиевые оболочки кабелей и алюминиевые проводники.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителей - проводников (электродов), соединенных между собой, если они находятся в непосредственном контакте с землей, и заземляющих проводников, которые сочетают заземляющие части электроустановки с заземлителем.

В зависимости от места размещения заземлителя по заземлюваних оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносные и контурные.

Соответственно, и заземлителей бывают двух типов - выносные и контурные. Преимуществом выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов заземления с наименьшим сопротивлением грунта (сырой, глинистый, в низинах и т.п.). Здесь заземлены корпуса находятся вне поля растекания, то есть выносное заземление защищает только за счет малого сопротивления заземления.

Контурный заземляющего устройства характеризуется тем, что электроды его размещаются по контуру (периметру) плоскости, на которой расположен заземляющего оборудования, а также внутри этой плоскости. Здесь любая точка поверхности почвы внутри контура имеет значительный потенциал. В результате разность потенциалов между точками, находящиеся внутри контура, снижена, и коэффициент прикосновения а намного меньше единицы. Ток через человека, касается корпуса, также меньше, чем при выносном заземлении.

Иногда при выполнении контурного заземления внутри контура прокладывают горизонтальные полосы, дополнительно выравнивают внутренние потенциалы контура (заземлитель в виде сетки). Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем за счет наличия металлических конструкций, трубопроводов, кабелей и подобных им ведущих предметов, связанных с разветвленной сетью заземления. Чтобы уменьшить напряжение шага за пределами контура, вдоль проходов и проездов в грунт закладывают специальные шины.

В домах прокладывают магистраль заземления (внутри дома вдоль стен), к которой присоединяют параллельно провода заземляющих от корпусов электрооборудования, подлежащего заземлению (последовательное включение заземляющего оборудования не допускается). При этом присоединение заземляющей магистрали к заземлителю (искусственного или естественного) выполняется в двух местах. Соединение заземляющих проводников между собой, а также с заземлителями и конструкциями, заземляемые выполняется, как правило, сваркой, а с корпусами аппаратов, машин и другого оборудования - сваркой или с помощью болтов.

Для связи вертикальных электродов и как самостоятельный горизонтальный электрод применяется полосовая сталь сечением 4x12 мм. Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7-0,8 м, после чего забивают трубы или уголки с помощью механизмов. Верхние концы заглубленных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой при помощи сварки. В таких же траншеях прокладывают горизонтальные электроды (на ребро для лучшего контакта с землей).

Как уже отмечалось, заземление должно обеспечивать безопасность при прикосновении к нетоковедущих частей, которые случайно оказались под напряжением, и при воздействии напряжения шага, поэтому нормированию подлежат наибольшее напряжение прикосновения внутри контура, наибольшее напряжение шага и напряжение относительно земли. Указание этих величин не имеют быть больше, чем продолжалось допустимые:

где Uдот.т.д - наибольшее напряжение прикосновения длительно допустимая; Uк.т.д - наибольшее напряжение шага длительно допустимая.

Исходя из приведенных условий, можно нормировать сопротивление заземления rз и коэффициенты напряжения прикосновения α1 и шага β1 с учетом тока замыкания на землю С в этой электроустановке. Расчетный ток замыкания на землю - это наибольший возможный в такой электроустановке ток замыкания на землю. В сетях напряжением до 1000 В ток однофазного замыкания на землю не превышает 10 А. В электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью расчетный ток С можно определить по выражению

где Uф - фазное напряжение сети, кВ; Ик и Ип - общая длина подключенных к сети кабельных и воздушных линий, км.

ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81 нормируют опоры заземления в зависимости от напряжения электроустановки. В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземления должно быть не выше 4 или 10 Ом (если суммарная мощность источников - трансформаторов и генераторов, подключенных к сети, - не превышает 100 кВ * А). В электроустановках напряжением выше 1000 В с большими (более 500 А) токами и замыканием на землю (распределение устройств и сети с заземленной нейтралью напряжением 110 кВ и выше) сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 0,5 Ом. В электроустановках напряжением выше 1000 В с малым (менее 600 А) током замыкания на землю (сети с изолированной нейтралью напряжением 3, 6,10, 20, 35 кВ) допускается сопротивление заземления:

но не более 10 Ом (здесь допускается напряжение относительно земли до 250 В). Если заземляющее устройство заземляющего используется одновременно для электроустановок напряжением до 1000 В и выше, сопротивление заземления:

но не выше нормы для электроустановки напряжением до 1000 В (4 или 10 Ом).

Контроль заземления осуществляется осмотром и измерением сопротивления заземлителей. Внешний осмотр следует проводить не реже одного раза в шесть месяцев, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных - один раз в три месяца. Измерение сопротивления заземления проводится не реже одного раза в год, а также после капитального ремонта и длительного простоя установки.

Расчет защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления: количество, размеры и размещение одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на заземленный корпус не превышают допустимых значений. При этом расчет выполняют обычно для случаев размещения заземлителя в однородной земле (способ коэффициентов использования).

Зануление. Зануленнням называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник - это проводник, соединяющий занулювани части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Зануление применяется в чотирипроводових сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью. С целью уменьшения продолжительности режима замыкания на корпус прокладывается нулевой провод, соединяется с заземленной нейтралью источника и повторных заземлений. При занулении корпуса электрооборудования соединяются не с заземлителями, а с нулевым проводом (см. Рис. 4.17).

Зануление превращает замыкание на корпус в однофазного короткого замыкания, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключает поврежденный участок сети. Кроме того, зануление снижает потенциалы корпусов, появляющиеся в момент замыкания на землю (на время, пока не срабатывает аппарат, отключающий - предохранители или автомат). При замыкании на заиленный корпус ток короткого замыкания проходит через следующие участки цепи (круг зануления имеет очень малое сопротивление - доли Ом): обмотки трансформатора, а также фазовый и нулевой провод. Значение тока определяется фазным напряжением £ / ф и полным сопротивлением цепи короткого замыкания:

где Zт - полное сопротивление трансформатора. Ом; Zф, Zн - полное сопротивление фазового и нулевого провода, Ом.

Эти опоры имеют активную и индуктивную составляющие, то есть комплекс Zп = Zф + Zн + jХп полного сопротивления петли «фаза - ноль».

Можно применять приближенную формулу для действительного значения (модуля) тока короткого замыкания ИК, а, в котором модули сопротивлений трансформатора и петли "фаза - ноль" Zт и Zп добавляются арифметически:

Значение Zп состоит из значений ряда последовательно включенных сопротивлений:

где Хп - внешний индуктивный сопротивление петли «фаза - ноль», Ом.

Зануление рассчитывается для определения условий, при которых оно надежно выполняет свою задачу - быстро отключает поврежденную установку от сети и одновременно обеспечивает безопасность прикосновения человека к зануленных корпуса в аварийный период. В соответствии с этим зануление рассчитывается на видключальну способность, а также на безопасность прикосновения к корпусу как при замыкании фазы на землю (расчет заземления нейтрали), так и при замыкании Те на корпус (расчет повторного заземления нулевого защитного проводника). Согласно Правилам техники безопасности, общее сопротивление растеканию тока заземлителей всех повторных заземлений нулевого провода каждой воздушной линии в самых неблагоприятных время года должно быть не более 5,10 и 20 Ом при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В соответственно. При этом сопротивление растеканию тока каждого из повторных заземлений не должен превышать 15, 30 и 60 Ом при тех же значениях напряжений.

Измерение сопротивления петли «фаза - ноль" необходимо проводить при сдаточных-приемных испытаниях периодически (один раз в пять лет), а также при капитальных ремонтах и реконструкциях сети. Эти измерения следует выполнять на самых мощных и дальше расположенных от источника тока электроприемниках, но не менее чем на 10% их общего количества.

Защитное отключение. Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током. Такая опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус, снижении сопротивления изоляции сети ниже определенного предела и, наконец, в случае прикосновения человека непосредственно к токопроводящей части, находящейся под напряжением.

Защитное отключение применяется в тех случаях, когда другие защитные меры (заземление, зануление) являются ненадежными, сложно осуществляемыми (в условиях вечной мерзлоты и др.), Многие стоят или когда к безопасности обслуживания предъявляются повышенные требования (в шахтах, карьерах), а также в передвижных электроустановках. Зона применения устройств защитного отключения практически не ограничена, они пригодны для сетей любого напряжения и с любым режимом нейтрали. Однако наибольшее распространение устройства защитного отключения получили в сетях до 1000 В (с заземленной и изолированной нейтралью). Кроме того, защитное отключение является незаменимым для ручных электроинструментов.

Во всех этих случаях опасность поражения обусловлена напряжением прикосновения Uдот или током, проходящим через человека: Uдот = IhRh. Основными элементами устройств защитного отключения являются приборы защитного отключения и автоматы. Устройство защитного отключения состоит из отдельных элементов, которые воспринимают входную величину, реагируют на ее изменения и при заданном ее значении дают сигнал на отключение выключателя. Этими элементами являются: датчик - входное устройство (как правило, реле соответствующего типа); усилитель, усиливающий сигнал датчика; круг контроля; вспомогательные элементы (сигнальные лампы и измерительные приборы - омметры и т.д.).

Основные требования, предъявляемые к устройствам защитного отключения, такие: высокая чувствительность; незначительное время отключения; селективность действия; способность осуществлять самоконтроль исправности; достаточная надежность.

В зависимости от принятых входных (контролируемых) величин устройства защитного отключения условно делятся на типы, которые: реагируют на потенциал (напряжение) корпуса относительно земли; на ток замыкания на землю; напряжение нулевой последовательности; ток нулевой последовательности; напряжение фазы относительно земли; оперативный ток; а также вентильные схемы. Рассмотрим некоторые из названных типов устройств защитного отключения (см. Рис. 4.18).

1. Устройства, реагирующие на потенциал корпуса. Назначение этих устройств защитного отключения - устранение опасности поражения людей током при возникновении на заземленном или зануленных корпусе повышенного потенциала. Обычно эти устройства являются дополнительной мерой защиты к заземлению или зануление.

Принцип действия: быстрое отключение от сети поврежденного оборудования, если потенциал φк, В, возникший на его корпусе, окажется выше потенциала φк доп, В, при котором напряжение прикосновения к корпусу имеет якнайтривалише допустимое значение. На рис. 4.18 а показана принципиальная схема такого устройства, в котором датчиком служит реле максимального напряжения, включенное между корпусом защищаемого и вспомогательным заземлителем 2 (непосредственно или через трансформатор напряжения). Электроды вспомогательного заземлителя должны быть размещены вне зоны растекания токов, стекающих с заземлителя корпуса или заземлителей нулевого проводника сети. Когда происходит пробой фазы на заземленный или занулен корпус, сначала оказывается защитное свойство заземления (или зануления), что снижает потенциал корпуса до некоторого предела (φк = Iзrк, где С - ток, стекающий в землю, А; rк - сопротивление заземления корпуса, а при занулении - сопротивление повторных заземлений нулевого проводника, Ом). Если φк превысит φк доп, сработает устройство защитного отключения, то есть произойдет отключение поврежденной установки от сети.

2. Устройство, реагирует на ток замыкания на землю. Назначение - устранение опасности поражения током людей при прикосновении к заземленному корпусу в момент замыкания на него фазы. Принцип действия: быстрое отключение поврежденного оборудования от сети в случае, если ток, проходящий через проводник заземляющего корпус этого оборудования, превысит некоторое пороговое значение С доп, а, при котором напряжение прикосновения имеет наибольшее длительно допустимое значение Uдот.доп, В ( рис. 4.18 (У). Здесь датчиком служит токовое реле, что малое сопротивление и включенное в рассечки заземляющего провода или во вторичную обмотку трансформатора тока, применяется при большом токе замыкания на землю. При замыкании фазы на корпус ток стекает в землю, если он превышает уставку защиты, вызывает срабатывание реле, то есть отключение установки от сети. В схемах, применяемых в системах зануления, токовое реле включается в рассечки занулювальних проводников и срабатывает под действием однофазного короткого замыкания. Такие устройства отличаются четкостью срабатывания.

Принципиальные схемы устройств защитного отключения

3. Устройства, реагирующие на напряжение нулевой последовательности. Назначение этих устройств защитного отключения - устранение поражения током, возникает при глухом замыкании одной или двух фаз на землю, в том числе при замыкании фазы на заземленный корпус. Принцип действия: быстрое отключение сети от источника питания при возникновении напряжения нулевой последовательности, то есть несимметрии полных проводимостей проводов сети относительно земли выше некоторого предела (рис. 4.18 в). Здесь датчиком служит фильтр напряжения нулевой последовательности, состоящий из трех конденсаторов, объединенных в звезду. Реле напряжения, включенное между нулевой точкой фильтра и землей, срабатывает, когда напряжение нулевой последовательности (то есть напряжение между нейтральной точкой источника тока и землей) U0 достигает значения, при котором напряжение на зажимах реле становится равной или превышает напряжение его срабатывания Uсл. При этом происходит отключение сети от источника. Зона применения таких устройств защитного отключения - трехфазные трипроводови сети до 1000 В с изолированной нейтралью и малой длиной, которым свойственны высокое сопротивление изоляции и небольшая емкость относительно земли.

4. Устройства, реагирующие на ток нулевой последовательности. Назначение устройств защитного отключения этого типа - обеспечить безопасность человека в случае прикосновения к заземленному (зануленных) корпуса при замыкании на него фазы или к токопроводящей части, находящейся под напряжением. Принцип действия: быстрое отключение участка сети или потребителя энергии, если ток нулевой последовательности превышает некоторое значение, при котором напряжение прикосновения к "пробитого" корпуса или токопроводящей части, находящейся под напряжением, имеет наибольшее длительно допустимое значение Uдот.доп. Здесь датчиком может служить фильтр тока нулевой последовательности, являются тремя однотипными трансформаторами тока, установленных на всех фазах сети. Одноименные зажимы их вторичных обмоток соединены параллельно, и к ним подключена обмотка токового реле. В результате через реле проходит ток, равный геометрической сумме вторичных токов трансформаторов. Этот ток, достигнув значения тока срабатывания реле или превысив его, вызывает отключение участка сети, защищаемой от источника питания (рис. 4.18 г).

5. Устройства, реагирующие на оперативный ток (рис. 4.18 д). Назначение устройства защитного отключения, реагирующего на оперативный ток, - обеспечивать непрерывный автоматический контроль сопротивления изоляции сети, а также защиту человека, который затронул в токопроводящей части, от поражения током. Следовательно, этот тип устройства защитного отключения (реле утечки) может служить самостоятельным способом защиты от поражения током при прикосновении к "пробитого" незаземленного и незануленого корпуса или к токопроводящей части, находящейся под напряжением. Он может также служить дополнительным защитным мероприятием к защитному заземлению (этот принцип используется в шахтах, карьерах и т.д.).

Принцип действия: быстрое отключение сети от источника тока при снижении сопротивления изоляции сети относительно земли ниже некоторого порогового значения, при котором ток через человека, который затронул в токопроводящей части, (или напряжение прикосновения) достигает наибольшего длительно допустимого значения Ih доп (или Uдот.доп ). Здесь датчиком служит реле с малым током срабатывания (несколько миллиампер). Применяются и другие схемы защитного отключения.

Электрозащитных средств и предохранительных устройств. Следует всегда помнить, что при наличии напряжения недопустимо проникновение людей за ограждения электроустановок, а при отсутствии ограждений необходимо выдерживать минимальное расстояние, на которое допускается приближение к токоведущим частям: при напряжении до 15 кВ - это 0,7 м; от 15 до 35 кВ - 1,1 м; от 35 до 110 кВ - 1,5 м; от 110 до 220 кВ - 2,5 м; от 220 до 500 кВ - 4,5 м.

Согласно стандарту, электрозащитными средствами называются переносные и перевозочные изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, действия электрической дуги и электромагнитного поля.

Защитные средства могут быть условно разделены на три группы: изолирующие, ограждающие и предохранительные.

Изолирующие защитные средства изолируют человека от токоведущих или заземленных частей, а также от земли. Они делятся на основные и дополнительные.

Основные изолирующие защитные средства имеют изоляцию, способную длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. К ним относятся: в электроустановках напряжением выше 1000 В - изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указатели напряжения, а также средства для ремонтных работ под напряжением выше 1000 В; в электроустановках напряжением до 1000 В - изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, диэлектрические перчатки, монтерский инструмент с изолированными рукоятками, указатели напряжения.

Дополнительные изолирующие защитные средства имеют изоляцию, которая не способна выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому они не могут самостоятельно защитить человека от поражения электрическим током, их назначение - усилить защитное действие основных изолирующих защитных средств. К дополнительным изолирующих защитных средств относятся: в электроустановках напряжением выше 1000 В - диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки; в электроустановках напряжением до 1000В - диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, к которым можно случайно прикоснуться или приблизиться на опасное расстояние, а также для предупреждения ошибочных операций с коммутационными аппаратами. К ним относятся: временные переносные заземления (короткой), временные переносные ограждения (щиты и ограждения-клетки), изолирующие накладки, предупредительные плакаты.

Переносные заземления изготавливают из гибкого медного провода сечением не менее 25 мм 2 для электроустановок с напряжением свыше 1000 В и 16 мм 2 - с напряжением до 1000 В.

Предупредительные плакаты делятся на меры, запрещающие, разрешительные и нагадувальни. Меры (постоянные) плакаты ("Осторожно! Электрическое напряжение!") Укрепляют на дверях камер, ограждений. Запрещающий (переносной) плакат («Не включать, работают люди!") Вывешивается на ключах и рукоятках управления. Разрешительный (переносной) плакат («Работать здесь") устанавливается на месте работ. Напоминает тельный (переносной) плакат («Заземлено") устанавливается на ключах и рукоятках управления.

Меры защитные средства предназначены для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий, от продуктов горения, от действия электрического поля, а также от падения с высоты. К ним относятся: защитные очки, защитные каски, предохранительные монтерские пояса, страховочные канаты, монтерские когти, противогазы, специальные рукавицы, а также индивидуальные экранирующие комплекты и переносные экранирующие устройства для защиты персонала от воздействия электрического поля в электроустановках сверхвысокого напряжения промышленной частоты.

Организация безопасной эксплуатации электроустановок. Оперативное обслуживание действующих электроустановок предприятий предусматривает периодические и внеочередные осмотры электрооборудования систем электроснабжения и электроприемников, контроль и учет электроэнергии, оперативные переключения в электросетях, обеспечивающие бесперебойное снабжение электроэнергии. Оперативное обслуживание электроустановок осуществляется инженерно-техническим, дежурным и оперативно-ремонтным электротехническим персоналом.

Оперативное обслуживание может осуществляться как одним лицом, так и бригадами из двух человек и более. При обслуживании электроустановок с напряжением свыше 1000 В старший в смене (бригадир) или одиночный дежурный должен иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже IV, а в электроустановках напряжением до 1000 В - не ниже III группы.

Кроме очередного (оперативно-ремонтного) персонала, единоличный осмотр электроустановок разрешается проводить представителям административно-технического персонала службы эксплуатации, имеет квалификационную группу V (в установках напряжением до 1000 В - IV группа).

Когда осмотр электроустановок с напряжением свыше 1000 В выполняет один человек, ей запрещено проникать за ограждения и входить в камеры распределительного устройства (РП). Осматривать такое электрооборудования одном лице можно только с порога камеры или стоя перед барьером. В случае необходимости дежурному, имеющего квалификационную группу не ниже IV, разрешается для осмотра входить в камеру РП при условии, что в проходах расстояние от пола до нижних фланцев изоляторов аппаратов (трансформаторов и т.п.) не менее 2 м, а в огражденных токоведущих частей - не менее 2,75 м при напряжении до 35 кВ. Если эти расстояния меньше, то вход по ограждения допускается только в присутствии другого лица с квалификационной группой не ниже Ш. При обнаружении во время осмотра случайного замыкания какой-либо токопроводящей части электроустановки на землю запрещается до отключения поврежденного участка приближаться к месту такого замыкания на расстояние менее , 4 м в закрытых камерах РП и 8 м в открытых подстанциях, чтобы предотвратить поражение напряжением шага. В случае необходимости приближения (для оказания первой помощи пострадавшему или для выполнения операций с коммутационной аппаратурой) следует применить средства защиты (диэлектрические боты, галоши).

Самостоятельное единоличное обслуживание электроустановок напряжением до 1000 В, включая периодические осмотры, проверки, измерения и текущий ремонт, разрешается рабочим-электрикам, имеющим квалификационную группу не ниже ПИ. При осмотре цехового электрооборудования запрещается выполнять любые работы на этом оборудовании, за исключением работ, связанных с предупреждением аварии или несчастного случая. Также запрещается снимать ограждения токоведущих и вращающихся частей, касаться токоведущих частей и приближаться к ним на опасное расстояние. Очередном электричество разрешается при необходимости открывать для осмотра дверцы распределительных шкафов, щитков, пусковых устройств и т.д., соблюдая при этом особую осторожность.

Замена сгоревших плавких вставок предохранителей, как правило, должно выполняться при снятом напряжении. Заменять плавкие вставки закрытых (пробочных, трубчатых) предохранителей разрешается под напряжением, но при отключенной нагрузке. Эта работа должна выполняться в электроустановках напряжением до 1000 В - в диэлектрических перчатках и защитных очках, а в установках напряжением выше 1000 В - с помощью изолирующих клещей, а также в перчатках и очках.

Если цеховое электрооборудования было отключено по заявке эксплуатационного неэлектротехнического персонала для любых ремонтных работ, то последующее его включение может быть сделано только по требованию лица, которым была подана заявка на отключение, или лица, изменила ее. Перед включением силовой электроустановки после ремонта дежурный электрик обязан ее осмотреть и убедиться в готовности электрооборудования к приему напряжения, а также предупредить работников о будущем включения.

Оперативные переключения в камере РП подстанций промышленных предприятий выполняет очередной или оперативно-ремонтный персонал по распоряжению или с ведома высшего дежурного электротехнического персонала. Распоряжение о переключении может быть передано по телефону с записью его в оперативном журнале. Только в случаях, не терпящих отлагательства (авария, пожар, несчастный случай), допускаются переключения без ведома вышестоящего оперативного персонала, но с последующим его уведомлением и записью выполненных операций в оперативном журнале.

Список лиц, имеющих право делать оперативные переключения, утверждается главным энергетиком предприятия. В камере РП напряжением свыше 1000 В сложные оперативные переключения, выполненные более чем на одном присоединении, должны проводиться двумя лицами. Одному лицу разрешается выполнять переключения только в электроустановках, оборудованных блокировками разъединителей, не допускают их отключения под нагрузкой (при включенном выключателе). Одному лицу разрешается также делать переключение в камере РП напряжением до 1000 В.

Сложные переключения выполняют по специальным бланкам переключений, куда записывают назначения предполагаемых переключений, порядок операций с коммутационными аппаратами и приборами, а также действия по проверке отсутствия или наличия напряжения, наложение переносных заземлений и тому подобное. Бланк заполняется дежурным, что получил распоряжение о переключении (его подписывают оба участника переключений). Чтобы избежать ошибочного включения после ремонта или испытания необходимо включать установку только после приемки ее очередным или оперативно-ремонтным персоналом от ответственного руководителя ремонтных или наладочных работ.

В соответствии с требованиями "Правил техники безопасности", работы, которые выполняются в действующих электроустановках, по применению мер безопасности подразделяются на следующие четыре категории:

1) Работы, выполняемые при полном снятии напряжения, которые проводятся в электроустановках, где всех токоведущих частей (в том числе и введений) снято напряжение, нет незамкнутого входа в помещения, в которых размещены электроустановки, находящиеся под напряжением. Это - ревизия и очистка аппаратуры распределительных устройств, текущий ремонт силового трансформатора и тому подобное.

2) Работы, выполняемые при частичном снятии напряжения, которые проводятся в электроустановках в помещении, где снято напряжение только с тех присоединений, на которых выполняется работа, или где напряжение вполне снята, но есть незамкнутый вход в помещение соседней электроустановки, находящейся под напряжением.

3) Работы, выполняемые без снятия напряжения вблизи токоведущих частей и на токоведущих частях электроустановок, находящихся под напряжением (с помощью специальных приборов и средств защиты) - вывешивание плакатов и надписей, замена перегоревших ламп, взятие пробы и доливка масла в баки трансформаторов и выключателей , уход за электрощитка и коллекторами работающих электрических машин, измерения токоизмерительные клещи и др.

4) Работы, выполняемые без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением, при которых исключены случайное прикосновение или приближение к токоведущим частям на опасное расстояние (чистка от пыли кожухов электрооборудования, ремонт и покраска стен электропомещений, уборка электропомещений и др.) .

К началу ремонтных или наладочных работ необходимо выполнить технические и организационные меры по обеспечению электробезопасности работающих.

Технические мероприятия:

• отключение электрооборудования, ремонтируется, и принятие мер против ошибочного его обратного включения или самовключения;

• установка временных ограждений вокруг неотключенных токоведущих частей и вывешивание запрещающих плакатов "Не включать - работают люди", "Не включать - работа на линии" и др .;

• присоединения переносного заземления-за короткой к шине стационарного заземляющего устройства и проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, для безопасности проведения работ подлежат замыканию накоротко и заземлению;

• наложения переносных заземлений на отключенные токоведущие части электроустановки сразу после проверки отсутствия напряжения или включение специальных заземляющих ножей - разъединителей, имеющихся в камере РП;

• ограждение рабочего места и вывешивание на нем разрешительного плаката "Работать здесь".

Названные технические мероприятия выполняет (в указанной последовательности) допускающий к работе с разрешения того лица, которое отдает распоряжение на проведение работ. Допускающим к работе может быть лицо с очередного или оперативно-ремонтного персонала в электроустановках напряжением до 1000 В с квалификационной группой не ниже ИП, а в установках напряжением выше 1000 В - с IV группой.

Организационные меры для безопасного проведения работ в электроустановках:

• оформление работы нарядом или распоряжением;

• оформление в наряде допуска работников к работе;

• надзор во время работы;

• оформление в наряде перерывов в работе и переходов бригады на другое рабочее место;

• оформление в наряде окончания работ, закрытие наряда.

Оформлять наряд нужно на те работы, которые выполняются с полным или частичным снятием напряжения с электроустановки, которая ремонтируется, а также на работы, выполняемые без снятия напряжения вблизи или непосредственно на токоведущих частях, находящихся под напряжением. Наряд - письменное задание на работу с электроустановкой, оформленное на бланке установленной формы, где отмечают место, время начала и окончания работы, условия ее безопасного проведения, состав бригады и лицо, ответственное за безопасность работы. Наряд выписывается в двух экземплярах, из которых один должен быть у исполнителя работ, а второй - у дежурного персонала этой электроустановки. Срок действия наряда не должна превышать пяти дней. Срок хранения наряда - один месяц.

Другой вид задания на работу с электроустановкой - распоряжение, оформленное в оперативном журнале. Право выдачи наряда или распоряжения на проведение работ с электроустановками предоставляется начальнику электроцеха, начальник службы эксплуатации, мастеру, лицам, уполномоченным на это распоряжением главного энергетика предприятия. Все лица должны иметь квалификационную группу не ниже V в электроустановках напряжением выше 1000 В и не ниже IV - в установках до 1000 В.

В порядке текущей эксплуатации могут выполняться следующие виды работ:

• работы без снятия напряжения с токоведущих частей далеко от токоведущих частей, находящихся под напряжением, продолжительностью не более одной смены;

• при необходимости небольшие по объему работы продолжительностью до 1:00 с полным или частичным снятием напряжения и без снятия напряжения вблизи или на самых токоведущих частях, находящихся под напряжением;

• некоторые виды работ в электроустановках напряжением до 1000 В с полным или частичным снятием напряжения продолжительностью не более одной смены.

Контрольные вопросы и задания

1. Приведите классификацию электротехнических изделий по способу защиты от поражения электрическим током.

2. Какие принципы организации безопасности эксплуатации электрооборудования?

3. Защитное заземление: определение, назначение, участок применения и принципы действия, нормирования.

4. Зануление: определение, назначение, участок применения, нормирования.

5. Какую роль играет повторное заземление нулевого защитного проводника в схеме зануления?

6. Какие требования предъявляются к зануление ИГУБ, надежности отключения?

7. Какие требования предъявляются при выборе электрооборудования для пожароопасных и взрывоопасных зон?

8. Защитное отключение: определение, принцип действия и основные требования к защитного отключения.

9. Объясните идею защитного электрического раздела сетей. Что такое двойная изоляция? Условия применения малых напряжений?

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >