Трехпроводные сети напряжением V < 1000 В с изолированной нейтралью применяются там, где невозможно обеспечить работающим сухие электроизолирующие полы и нормальные метеоусловия (например, в шахтах, рудниках), а также где велика вероятность прикосновения к токоведущим частям, например, в электротехнических лабораториях. Однако безопасность гарантируется только в случае исправной изоляции и малой емкости линии. В аварийном режиме они становятся намного опаснее, чем четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью в том же аварийном режиме. Поэтому в сетях с изолированной нейтралью применяют устройства непрерывного контроля изоляции, в том числе автоматически отключающие поврежденные участки сети.

Б. Напряжения прикосновения и шага при замыкании на землю. Протекание тока через землю может происходить только при наличии замкнутого контура, т.е. соединения с землей как минимум двух точек сети с разными потенциалами.

Потенциал токоведущей части относительно земли, ₃, определяется выражением

₃ = I_зr_{з ,} (1.10)

где I_З – ток замыкания, r_З – сопротивление растеканию тока. При этом вокруг точки замыкания на поверхности грунта происходит снижение потенциала по закону, представленному на рисунке 1.6 Нахождение человека на расстоянии менее 20 м опасно для человека, т.к. он может попасть под опасную разность потенциалов (шаговое напряжение).

Рисунок 4.5 - Растекание тока в земле через полусферический заземлитель.

По мере удаления от места замыкания токоведущей части на землю значение потенциала грунта снижается и становится равным нулю теоретически в бесконечности. Практически на расстоянии 20 м от места замыкания потенциал грунта принимают равным нулю. Более точно форма потенциальной кривой определяется удельным сопротивлением грунта и формой заземлителя. Для сферического заземлителя потенциальная кривая представляет собой гиперболу.

Напряжение прикосновения. Напряжением прикосновения U_пр В называется разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или, другими словами, падение напряжения на сопротивлении тела человека R_h. Если пренебречь сопротивлением обуви и основания, на котором стоит человек, то

U_пр = I_hR_h , (1.11)

где I_h - ток, проходящий через человека.

В устройствах защитных заземлений, занулений и т.п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя _З, а другая - потенциал основания _ос (см. рисунок 4.6). Тогда

U_пр = ₃ - _ос = ₃ (1 - ) или U_пр = ₃  , (1.12)

где  - коэффициент напряжения прикосновения.

 = 1 -. (1.13)

В зависимости от расстояния человека до заземлителя коэффициент напряжения прикосновения может принимать значения 0,1  1, однако в реальных условиях он близок к единице, поэтому в расчетах для одиночных заземлителей принимается  = 1.

Из рисунка видно, что из двух случаев расположения заземлителей случай I оказывается более опасным, так как напряжение прикосновения получается более высоким (U_пр1 > U_пр2). Наиболее опасным будет прикосновение, когда человек находится на расстоянии  20 м от заземлителя.

Рисунок 4.6

Напряжение шага. Напряжением шага называется напряжение между двумя точками на поверхности грунта, находящимися одна от другой на расстоянии шага, которое принимается равным 0,8 м (см. рисунок 4.7),

Рисунок 4.7

U_ш = I_шR_ch , (1.14)

где I_ш - ток, , проходящий по пути “нога-нога”, R_ch - сопротивление цепи “человек-земля”. Если выразить напряжение шага через разность потенциалов, имеем

(1.15)

Чтобы выразить _х и _х+а через _з, разделим обе части (1.15) на _з .

, или (1.16)

где .

Коэффициент  называется коэффициентом напряжения шага (коэффициентом шага) и учитывает форму потенциальной кривой. Значения  лежат в диапазоне 0,15  0,6.

Напряжение шага зависит, таким образом, от величины потенциала в точке заземления, формы заземлителя и сопротивления грунта. Однако на практике часто говорят о шаговом напряжении между условными точками поверхности, которых касаются ноги человека (а иногда, в случае его падения руки и ноги), расстояние между ними не обязательно 0,8 м. Вот почему, оказавшись в зоне растекания тока, выходить из нее следует, осторожно передвигаясь как можно более мелкими шажками или прыжками «ноги вместе».

Коэффициент напряжения шага играет большую роль в понимании механизма действия защитного заземления.

Лекция 16

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

1. Классы электроустановок

2. Классы опасностей помещений

3. Требования к обслуживающему персоналу

4. Организационные и организационно-технические мероприятия по обеспечению электробезопасности

5. Технические средства защиты в электроустановках

1. Классы электроустановок

Для обеспечения электробезопасности необходимо строгое выполнение ряда организационно-технических мероприятий установленных ПУЭ («Правила устройства электроустановок») и ПТЭ и ПТБ потребителей (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей).

Согласно ПУЭ ЭУ делятся на:

1. Выше 1000В с заземленной нейтралью

2. Выше 1000В с изолированной нейтралью

3. До 1000В с заземленной нейтралью

4. До 1000В с изолированной нейтралью

Такое деление позволяет разработать оптимальные требования к их конструкциям, а также комплекс мер и средств обеспечения безопасности обслуживающего персонала.

Режим работы нейтрали питания сети определяется системой энергоснабжения. При напряжении сети  1000 В провода имеют большую емкость относительно земли и для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети с напряжением  1000 В по условиям безопасности не выбирается, а принимается по чисто технологическим требованиям: U - до 35 кВ - изолированная нейтраль, выше 35 кВ - заземленную.

2. Классы опасности помещений

Поскольку окружающая среда помещения воздействует на электрическую изоляцию приборов, устройств, а также на электрическое сопротивление человека, различают:

А: Производственные помещения с повышенной опасностью (ППО)^*

Б: Помещения особо опасные (ООП)^*

В: Помещения без повышенной опасности (ПБПО)_*

1. К классу ППО помещения относятся, если выполняется одно из условий: 1) относительная влажность  75%

2. токопроводящая пыль

3. повышенная температура t^35 ^C

4. возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей конструкциями зданий, технологическому оборудованию и т.п., а с другой стороны - к металлическим корпусам электроустановок или токоведущим частям (в ВЦ - это машинные залы, помещения для сервисной и периферийной аппаратуры).

5. токопроводящие полы.

К классу ООП помещения относятся, если выполняются следующие условия:

1) помещения особо сырые (d  100%), потолок и стены, оборудование покрыты влагой и (или)

2. содержат постоянно химически активную среду, которая разрушает изоляцию электрооборудования.

В зависимости от категории помещения принимаются определенные защитные меры. Так в ППО - электроинструменты, светильники должны быть с двойной изоляцией, U_пит  42в. В ООП - работы с электроинструментом  42в - только с применением СИЗ (диэлектрические перчатки, коврики и т.п.), а U_к переносных светильников  12в.

При профилактическом обслуживании оборудования, ремонтно-монтажных работах все работы подразделяются на:

1. со снятием напряжения (напряжение снято со всех токоведущих частей) (например, замена неисправного электроинструмента, смена блока и т.д.);

2. без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них (например, наладка отдельных узлов, блоков). Допускается на установках до 1000 В. При этом необходимы определенные технические или организационные меры (ограждение других токоведущих частей, работа в диэлектрической обуви или на коврике, инструмент с изолирующими рукоятками, если такого нет  диэлектрические перчатки. Работы 2-го вида не должны выполняться в одиночку!

3. без снятия напряжения вдали от токоведущих частей - случайное прикосновение к токоведущим частям исключено - специальных мер не требуется.

3. Требования к персоналу

ПУЭ и ПТБ предъявляют к персоналу, обслуживающему установки, следующие требования:

1. возраст  18 лет

2. отсутствие болезней и увечий, мешающих производственной работе

3. практическая и теоретическая подготовка и аттестация с выдачей удостоверения соответствующей квалификации (лицам 1 квалификационной группы - неэлектротехнический персонал: уборщики, лица, обслуживающие высокочастотные и другие электроустановки, использующие электроинструмент, ВЦ - техники, операторы, - удостоверения не выдают, а регистрируют в специальном журнале. Всего существует 5 квалификационных групп. Работники V группы должны знать и уметь объяснить любой пункт ПТЭ и ПТБ потребителей и ПУЭ.

Если говорить, например, о ВЦ, то II группу присваивают электромонтерам, электрослесарям, математикам-программистам, механикам вычислительных машин, практикантам; III, IV, V - начальникам машин, их заместителям, старшим инженерам; V - старшим электромеханикам. Практикантам, не достигшим 18 лет, запрещается присваивать группу III и выше, молодые специалисты получают это право через 1 месяц практической работы, затем 2 месяца - IV (и V при общем стаже  6 месяцев).

Инженеры по технике безопасности, контролирующие электроустановки, должны иметь знания в объеме IV группы.

На каждом предприятии при отсутствии должности главного энергетика, администрация назначает лицо, ответственное за электрохозяйство (гр. IV, при U  1000 В, V при U  1000 В).

Кроме этого, предусмотрена периодическая проверка знаний электротехнического персонала (непосредственно обслуживающих и ремонтирующих - 1 раз в год, остальные - 1 раз в 3 года).

4. Организационно-технические мероприятия

Для предупреждения электротравматизма применяется ряд организационных и организационно-технических мероприятий.

Организационные:

1. оформление работы нарядом (письменные распоряжения, определенный характер работы, квалификационный состав бригады и т.п.) - на специальном бланке в 2-х экз.;

2. допуск к работе - производится проверка необходимых технических мероприятий по подготовке рабочего места, соответствие состава бригады и т.п.;

3. надзор во время работы - производитель работ и наблюдающий должны все время находиться на месте работы. Любые перемещения - с разрешения ответственного производителя;

4. оформление перерыва, переводов на другое рабочее место, окончания работы (приведение рабочего места в порядок, осмотр, повторный допуск после перерыва);

5. Вывешивание предупредительных плакатов и знаков.

Организационно-технические мероприятия.

6. Производство отключений - со всех сторон, откуда может быть подано напряжение, причем с видимым разрывом (отключают разъединители, снимают вставки плавких предохранителей, отключают коммутационные аппараты и т.п.);

7. Проверка отсутствия напряжения (вначале проверяют исправность показателя напряжения на токоведущих частях, заведомо находящихся под напряжением);

8. Наложение заземления - для защиты работающих от поражения током при ошибочной подаче напряжения к месту работы проводится заземление токоведущих частей с помощью переносных заземлителей;

9. Недостаточность токоведущих частей для случайного прикосновения (изоляция токоведущих частей, размещение их в недоступном месте, ограждения и т.п.).

Ограждения могут иметь разное конструктивное исполнение, например, быть сплошными, сетчатыми. Они должны открываться или сниматься ключом или другим специальным инструментом.