Требования к эксплуатации и безопасности обслуживания этих электроустановок различны.
Классификация электрических сетей
По роду тока сети бывают переменного и постоянного тока; по конструкции сети - с малой или большой емкостью; по количеству фаз - однофазные и трехфазные; по количеству проводов - однопроводные, двухпроводные, трехпроводные, четырехпроводные и пятипроводные; по режиму нейтрали (полюса) - с заземленной или изолированной нейтралью (полюсом).
Сети с малой емкостью чаще всего выполняются воздушными (погонная емкость которых Сп 0,0004 - 0,006 мкФ/к), сети с большой емкостью -кабельными (Сп 0,2 мкФ/к).
В зависимости от прикосновения человека к сети разделяют однополюсное
(человек, стоящий на земле, касается одной рукой неизолированного провода) и
двухполюсное прикосновение человека. Наиболее опасным является
двухполюсное прикосновение.
Лекция №10. Анализ прикосновения человека к электрической сети
Для упрощения примем, что:
сеть с малой емкостью (при этом сопротивление изоляции, Rиз значительно меньше емкости сопротивления изоляции Хсиз);
сопротивление пола Rпол и сопротивление обуви Ro6 равны нулю;
сопротивление изоляции каждого провода относительно земли равны, т.е. Rиз - Rиз2 = Rиз3 = … = Rиз .
Для однопроводной сети с заземленным полюсом («земля» используется в качестве второго провода) ток, протекающий при однополюсном прикосновении человека к неизолированному (токоведущему) проводу IЧ, можно определить по формуле (рисунок 3.2)
IЧ=.
В любом случае следует учитывать каждый данный момент времени ток протекает от «плюса» до минуса источника напряжения по пути наименьшего сопротивления!
Для двухпроводной сети с изолированными от земли проводами (рисунок 3.3) имеем:
Рисунок 3.3
а) В случае двухполюсного прикосновения IЧ= т.е. ток опасный;
б) В случае однополюсного прикосновения при хорошем состоянии изоляции проводов (по нормам Rиз500 кОм) человек находится под защитой Rиз, т.к. IЧ=;
в) В случае однополюсного прикосновения к проводу 1 и замыкании другого провода 2 на землю IЧ= т.е. в случае нарушении изоляции через человека будет протекать опасный ток. Такой режим называет аварийным.
Для двухпроводной сети с заземленным полюсом (рисунок 3.4) имеем:
а) В случае исправной нагрузки (Rн ? 0) ток неопасный, т.к. IЧ=, где
?U - потери в проводе, В. По нормам ?U1 ? 1,5% *U;
б) В случае короткого замыкания (к.з.) нагрузки (неверно отсоединяют потребитель от сети или неисправная нагрузка) ток становятся опасным, т.к.
IЧ=, где ?U2= .
Для трехфазной трехпроводной сети, соединенной «звездой», с изолированной нейтралью (рисунок 3.5) имеем:
а) эквивалентная схема соединения «звездой», где ИФ - напряжение фазы, В (между «н» и «к»);
UЛ- - линейное напряжение, В (между «к», и «к»),
н - начало каждой фазы;
к - конец каждой фазы.
Соединение начал всех фаз в одну точку, называется нейтралью. Если нейтраль не имеет соединения (контакта с землей), то она называется изолированной. -: ,
б) в случае двухполюсного касания человека к фазным проводам (L1, L2, L3) ток опасный, т.к.:
IЧ=;
в) в случае однополюсного присоединения к фазному проводу при хорошем состоянии изоляции человек находится под защитой изоляции и через него протекает неопасный ток:
IЧ=;
г) в случае однополюсного касания человека к проводу L3 и замыкании другой фазы, например L2, на землю ток становится значительным, определяется линейным напряжением, опасный для жизни человека:
IЧ=.
Для трехфазной трехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью (рисунок 3.6) имеем:
а) в случае однополюсного прикосновения протекает ток, равный:
IЧ=,
который не зависит от состояния изоляции;
б) в случае однополюсного прикосновения к фазе L3 и замыкания, фазы L3, на землю через человека протекает такой же ток, как и в предыдущем случае IЧ ?, т.к. Iкз через человека не пойдет (RЧ> R0) Этот ток меньше, чем в аналогичном случае в сети с изолированной нейтралью.
Вывод: во всех рассмотренных случаях для уменьшения тока, протекающего через человека, следует использовать средства индивидуальной защиты (диэлектрические перчатки, галоши, боты, подставки и т.д.) и (иди) контролировать исправность изоляции.
«R0 » называется сопротивлением рабочего заземления.
Рабочее заземление - это преднамеренное соединение токоведущей части источника (в данном случае нейтрали) с землей или ее эквивалентом для создания необходимого режима работы сети. Это физическая величина, определяемая сопротивлением в месте контакта нейтрали с землей. Величина R0 нормируется в зависимости от напряжения фазы (сети) (таблица 2.2).
Таблица 2.2
|
UФ, В |
127 |
220 |
380 |
|
|
R0, Ом |
8 |
4 |
2 |
Наиболее часто используемой сетью на предприятиях связи является четырех проводная трехфазная с заземленной нейтралью и нулевым проводником. Схема подключения оборудования к такой сети с обеспечением электробезопасности обслуживающего персонала показана на рисунке 3.7
На схеме: PEN - совмещенный нулевой проводник в электроустановках до 1000 В сочетает функции нулевого защитного РЕ и нулевого рабочего проводника N.
Нулевой защитный проводник РЕ обеспечивает зануление корпусов (металлических) оборудования.
Нулевой рабочий проводник N обеспечивает необходимый режим питания электроустановки.
FU1,... ,FU6 - предохранители (плавкие вставки).
Rп - повторное заземление нулевого проводника для обеспечения зануления оборудования в случае обрыва нулевого провода и уменьшения
напряжения на корпусах оборудования при коротком замыкании фазы на корпус. Обычно R п ? R0, но не более 30 Ом.
№1, №2 - трехфазные электроустановки (потребители).
Для уменьшения опасности поражения электрическим током можно подсоединить зануленный корпус к заземлителю (R3).
Если используют нулевой защитный и нулевой рабочий проводник (раздельно, то такая сеть называется пятипроводной (рисунок 3.8).
Эти сети гармонизированы со стандартами международной электротехнической комиссии.
Лекция №11. Возможные условия поражения человека электрическим током
Поражение человека может произойти в следующих случаях:
1) прямое прикосновение к неизолированным токоведущим частям, находящимся под напряжением;
2) косвенное прикосновение к нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением;
3) прикосновение к токоведущим частям, напряжение с которых было снято, но попало на них случайно;
4) прикосновение к цепям с большим остаточным зарядом;
5) попадание в зону действия высоковольтной дуги;
6) попадание в зону действия напряжения шага;
7) приближение к электроустановке на расстояние меньше допустимого;
8) при действии атмосферного электричества во время разряда молний;
9) при оказании первой помощи пострадавшему от электрического тока (при освобождении его от действия напряжения).
Технические средства и способы обеспечения электробезопасности
Номенклатура видов защиты
При прямых прикосновениях необходимо применять следующие технические способы и средства:
- защитные оболочки-
- защитные ограждения (временные или стационарные);
- безопасное расположение токоведущих частей;
- изоляция токоведущих частей;
- малое напряжение;
- защитное отключение;
- предупредительная сигнализация, блокировка, маркировка, знаки безопасности и плакаты.
При косвенных прикосновениях применяют:
- защитное заземление;
- зануление;
- выравнивание потенциалов;
- защитное отключение;
- изоляцию нетоковедущих частей;
- электрическое разделение сети;
- малое напряжение;
- контроль сопротивления изоляции;
- компенсацию токов замыкания на землю;
- средства индивидуальной защиты;
- систему защитных проводников.
Защитные оболочки и ограждения. Безопасное расположение токоведущих частей
Для защиты от случайного прикосновения к неизолированным токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние они располагаются на недоступной высоте или в недоступном месте. Если эти части доступны для человека, они закрываются временными или стационарными, сплошными или сетчатыми ограждениями, обеспечивающими частичную защиту от прикосновения. Токоведущие части могут заключаться в оболочки (корпуса). При этой защите должны быть соблюдены все установленные правилами изоляционные расстояния между человеком, ограждением или оболочкой и токоведущими частями.
Изоляция токоведущих и нетоковедущих частей и рабочего места
Различают следующие виды изоляции токоведущих частей: рабочая, дополнительная, усиленная, двойная.
Рабочая изоляция обеспечивает нормальную работу и защиту электроустановок от поражения электрическим током
Дополнительная изоляция предусмотрена наряду с рабочей для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.
Двойной называется изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной. Материалы, используемые для рабочей и двойной изоляции имеют различные свойства, что делает маловероятным одновременное их повреждение.
Усиленная изоляция - это улучшенная рабочая изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты, как двойная, но конструктивно выполненная так, что каждую из составляющих изоляции испытать нельзя,
Изоляция рабочего места предусматривает изоляцию пола, настила, площадки, металлических деталей в области рабочего места, потенциал которых отличается от потенциалов токоведущих частей, и прикосновение к которым является предусмотренным или возможным.
Изоляция нетоковедущих частей осуществляется путем покрытия частей изоляционными материалами (лаками, красками).
Малое напряжение
Малое напряжение применяется для питания ручного электроинструмента, ручных светильников в помещениях особой и повышенной опасности и т.д. Малым называется номинальное напряжение не более 50 В переменного тока и не более 110 В постоянного тока.
Сигнализация, блокировка, знаки безопасности
Сигнализация (звуковая, световая) применяется в дополнение к другим средствам и способам защиты. Она предупреждает о наличии напряжения на электроустановке. Имеются устройства, сигнализирующие об опасности недопустимого приближения к токоведущим частям под напряжением.
Блокировка (механическая и электрическая) исключает доступ к токоведущим частям, пока с них не снято напряжение, либо обеспечивается автоматическое снятие напряжения при появлении возможности, прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям.
Маркировка - это надписи, буквенно-цифровые и цветовые обозначения элементов, устройств, проводов (например, нулевой защитный проводник должен иметь голубую расцветку), введенные для их легкого распознавания.
Плакаты и знаки безопасности относятся к электрозащитным средствам. По назначению делятся на предупреждающие («Стой Напряжение», «Испытание. Опасно для жизни », «Не влезай. Убьет!»), запрещающие («Не включать. Работают люди», «Стой! Без средств защиты проход запрещен»), предписывающие («Работать здесь», «Влезать здесь»), указательные («Заземлено»). По характеру применения плакаты могут быть постоянные и переменные. Перечень, размеры, форма, места и условия применения плакатов и знаков безопасности регламентированы правилами применения.
Контроль изоляции
Контроль изоляции может быть периодическим, непрерывным, и приемосдаточным. Поддержание сопротивления изоляции на высоком уровне уменьшает вероятность замыканий на землю, на корпус и поражение людей электрическим током.
В сети, с изолированной нейтралью непрерывный контроль обязателен. Для этого используют метод трех вольтметров (рисунок 3.9).
Недостаток этого способа заключается в том, что при одновременном ухудшении состояния изоляции всех фаз в одинаковое количество раз этот метод не пригоден.
Периодическая проверка производится путем измерения сопротивления изоляции мегаомметром. Измеряется сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли. В электроустановках напряжением до 1000 в оно должно быть не ниже 0,5 Мом. Более подробно материал разбирается на лабораторных занятиях.