Основные меры защиты от поражения электрическим током

Поражение человека электрическим током происходит в случаях:

1. Прикосновения к токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением.

2. Приближения человека на опасное расстояние к токоведущим незащищенным изоляцией частям электроустановок.

3. Прикосновения человека к нетоковедущим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением (из-за замыкания на их корпус).

4. Ошибочного принятия находящегося под напряжением оборудования как отключенного.

5. Повреждения изоляции.

6. Удара молнии.

7. Действия электрической дуги.

8. Освобождения другого человека, находящегося под напряжением.

9. В результате возникновения токового напряжения на поверхности земли из-за замыкания фазного провода на землю, что привело к растеканию тока по земле. Оказавшийся в зоне поражения человек попадает под шаговое напряжение, которое по мере приближения к проводу принимает опасные значения. Шаговое напряжение зависит от расстояния между точками соприкосновения человека с землей. Уходить от упавшего провода следует мелкими шажками. На расстоянии более 20 м от провода напряжение уменьшается до нуля.

К основным мерам защиты относятся:

1. Средства коллективной защиты.

2. Защитное заземление, зануление, отключение.

3. Использование малых напряжений.

4. Применение изоляции.

Средства коллективной защиты, заключающиеся в обеспечении недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением. Это применение оградительных, блокировочных, сигнализирующих устройств, знаков безопасности. Для исключения опасности прикосновения к токоведущим частям электрооборудования необходимо обеспечить их недоступность. Это достигается посредством ограждения и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

Защитное заземление – это преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей. Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В. и не более 10 Ом для остальных сетей). Различают 2 типа заземления: выносное и контурное. Выносное заземление характеризуется тем, что его заземлитель (элемент заземляющего устройства, непосредственно контактирующий с землей) вынесен за пределы площадки, на которой установлено оборудование. Контурное заземление состоит из нескольких соединенных заземлителей, размещенных по контуру площадки с защищаемым оборудованием. Такой тип заземления применяют в установках выше 1000 В. В электроустановках до 1000 В сечение заземляющего проводника должно быть не менее 4 мм². Заземлять электрические приборы строго запрещено на батареи отопления и водопроводные трубы, поскольку при контакте с ними ничего не подозревающий человек получит травму. На рис. 1 приведена принципиальная схема защитного заземления:

Рис. 1. Принципиальная схема защитного заземления:

1 - заземляемое оборудование,
2 - заземлитель защитного заземления,
3 - заземлитель рабочего заземления,
R3 - сопротивление защитного заземления,
RO - сопротивление рабочего заземления.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно считается основным средством обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях. Смысл зануления состоит в том, что оно превращает замыкание фазы на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате которого срабатывает защита (перегорает предохранитель), отключая поврежденный участок сети. Принципиальная схема зануления приведена на рис. 2:

Рис. 2. Принципиальная схема зануления:

1 - корпус однофазного приемника тока;
2 - корпус трехфазного приемника тока;
3 - предохранители;
4 - заземлители;
Iк - ток однофазного короткого замыкания;
Ф - фазный провод;
Uф - фазное напряжение;
HР - нулевой рабочий проводник;
HЗ - нулевой защитный проводник;
КЗ - короткое замыкание

К устройствам защитного отключения относятся приборы, обеспечивающие автоматическое отключение электроустановок при возникновении опасности поражения током. Они состоят из датчиков, преобразователей и исполнительных органов.

Малое напряжение — это напряжение не более 42 В., применяемое в цепях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В. В производстве чаще используют сети напряжением 12 В. и 36 В. Для создания таких напряжений используют понижающие трансформаторы.

Изоляция – это слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструкция из непроводящего материала, с помощью которых токоведущие части отделяются от остальных частей электрооборудования. Выделяют следующие виды изоляции:

- рабочая. Это электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током.

- дополнительная. Это электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.

- двойная. Это изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции.

- усиленная. Это улучшенная рабочая изоляция, которая обеспечивает такую же защиту от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.

Основными изолирующими средствами защиты служат: изолирующие штанги, изолирующие измерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, диэлектрические галоши, коврики и т.д. К общим мерам защиты от статического электричества можно отнести общее и местное увлажнение воздуха.

Электробезопасность действующих электроустановок должна обеспечиваться [38] выполнением организационных и технических мероприятий, а также применением технических способов и средств защиты.

Организационные мероприятия включают: допуск к работе в действующих электроустановках лиц, прошедших инструктаж и обучение безопасным методам труда; проверку знаний правил безопасности и инструкций в соответствии с занимаемой должностью применительно к выполняемой работе с присвоением соответствующей квалификационной группы по электробезопасности; назначение лиц, ответственных за организацию и безопасность производства работ; оформление наряда или распоряжения на производство работ; составление перечня работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации; осуществление допуска к проведению работ; организацию надзора за проведением работ; оформление перерывов в работе, переводов на другие рабочие места, окончания работы; установление рациональных режимов труда.

Технические мероприятия при проведении работ в действующих электроустановках со снятием напряжения включают: отключение электроустановки (части установки) от источника питания электроэнергией; механическое запирание приводов отключенных коммутационных аппаратов; снятие предохранителей; отсоединение блокировок и концов питающих линий и другие действия, исключающие ошибочную подачу напряжения к месту работы; проверку отсутствия напряжения; заземление отключенных токоведущих частей (включением заземляющих ножей, наложением переносных заземляющих устройств); ограждение остающихся под напряжением токоведущих частей, к которым в процессе работы можно прикоснуться или приблизиться на недопустимое расстояние; установку знаков и плакатов безопасности; ограждение рабочего места (или токоведущих частей) и установку знаков безопасности; безопасное расположение работающих и используемых механизмов, приборов и приспособлений.

Обеспечение электробезопасности техническими способами и средствами должно достигаться применением: защитного заземления, зануления, защитного отключения, выравнивания потенциала, малого напряжения, разделения сети, изоляции токоведущих частей (рабочей, дополнительной, двойной), компенсации токов замыкания на землю, изолирования рабочего места, электрозащитных средств (основных и дополнительных).

Технические способы и средства защиты применяют раздельно или в их сочетании так, чтобы обеспечивалась оптимальная защита.

Технические способы и средства защиты, обеспечивающие электробезопасность, должны выбираться с учетом: номинального напряжения; рода и частоты тока электроустановки; способа электроснабжения (от стационарной сети, от автономного источника питания электроэнергией); режима нейтрали (средней точки) источника питания электроэнергией; вида исполнения (стационарные, передвижные, переносные); условий внешней среды; возможности снятия напряжения с токоведущих частей, на которых или вблизи которых должна проводиться работа; характера возможного прикосновения человека к элементам цепи тока; возможности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояние меньше допустимого или попадания в зону растекания тока; видов работ (монтаж, наладка, испытание и т.п.).

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением [10, 39].

Область применения защитного заземления:

а) в сетях напряжением до 1 кВ: переменного тока трехфазных трехпроводных с изолированной нейтралью; переменного тока однофазных двухпроводных изолированных от земли; постоянного тока двухпроводных с изолированной средней точкой обмоток источника тока;

б) в сетях напряжением выше 1 кВ: переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точки обмоток источника тока.

Заземлителем называется проводник или совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей или ее эквивалентом. Различают искусственные и естественные заземлители.

Заземляющее устройство (ЗУ) — совокупность конструктивно объединенных заземлителя и заземляющих проводников.

Различают контурные и выносные заземляющие устройства.

При выполнении контурного заземляющего устройства заземляемое оборудование находится в непосредственной близости от заземляющего устройства; при выполнении выносного заземляемое оборудование расположено вне площадки, на которой расположен заземлитель (вне зоны растекания тока заземляющего устройства).

Сопротивления заземляющих устройств в системах защитного заземления не должны превышать значений, приведенных в табл. 6.31.

Таблица 6.31.

Наибольшие допустимые сопротивления заземляющих устройств в системе защитного заземления [10]

Зануление — преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей с заземленной нейтральной точкой источника электроэнергии с целью автоматического отключения участка сети при замыкании на корпус [10, 39].

Нулевой защитный проводник — проводник, соединяющий зануляемые части с заземленной нейтральной точкой обмотки источника электроэнергии или ее эквивалентом.

Нулевой рабочий проводник — проводник, используемый для питания электроустановки, соединенный с заземленной нейтралью источника электроэнергии.

Область применения зануления: трехфазные четырехпроводные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ; однофазные двухпроводные сети переменного тока с заземленным выводом; трехпроводные сети постоянного тока с заземленной средней точкой источника.

В качестве максимальной токовой защиты могут применяться: плавкие предохранители или автоматы, устанавливаемые для защиты от токов короткого замыкания (КЗ); магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой; контакторы в сочетании с тепловым реле, осуществляющие защиту от перегрузки; автоматы с комбинированными расцепителями.

Для обеспечения работоспособности зануления проводимость нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя; в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику. При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженный на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным), и на коэффициент запаса 1, 1. При отсутствии заводских данных для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А кратность тока КЗ относительно уставки следует принимать не менее 1, 4, а для автоматических выключателей с номинальным током более 100 А — не менее 1, 25.

Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50 % проводимости фазного проводника. Требования к нулевым защитным и заземляющим проводникам изложены в [10].

В качестве нулевых защитных проводников должны быть в первую очередь использованы нулевые рабочие проводники. В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников могут быть использованы: специально предусмотренные в этих целях проводники; металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т.п.); арматура железобетонных строительных конструкций и фундаментов; металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов подъемников, элеваторов, обрамления каналов и т.п.); стальные трубы электропроводов; алюминиевые оболочки кабелей; металлические кожухи и опорные конструкции шинопроводов; металлические коробы и лотки электроустановок; металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений (кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ и смесей, канализации и центрального отопления).

Указанные проводники могут служить единственными заземляющими или нулевыми защитными проводниками, если они по проводимости отвечают требованиям к устройству заземления или зануления и если обеспечена непрерывность электрической цепи на всем протяжении использования.

Заземляющие и нулевые проводники должны быть защищены от коррозии.

Использование металлических оболочек трубчатых проводов, несущих тросов при тросовой электропроводке, металлических оболочек изоляционных трубок, металлорукавов, а также брони и свинцовых оболочек проводов и кабелей в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников запрещается. Использование для указанных целей свинцовых оболочек кабелей допускается лишь в реконструируемых городских электрических сетях 220/127 и 380/220 В.

Магистрали заземления или зануления и ответвления от них в помещениях и наружных установках должны быть доступны для осмотра. Исключение составляют нулевые жилы и оболочки кабелей, арматура железобетонных конструкций, а также заземляющие и нулевые защитные проводники, проложенные в трубах и коробах непосредственно в теле строительных конструкций.

Соединения заземляющих и нулевых защитных проводников должны обеспечивать надежный контакт и выполняться посредством сварки. Допускается в помещениях и наружных установках без агрессивных сред выполнять соединения заземляющих и нулевых защитных проводников другими способами.

При этом должны быть предусмотрены меры против ослабления и коррозии контактных соединений. Соединения заземляющих и нулевых защитных проводников электропроводок и воздушных линий допускается выполнять теми же методами, что и фазных проводников. Соединения заземляющих и нулевых защитных проводников должны быть доступны для осмотра.

Защитное отключение — это автоматическое отключение электроустановки при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения [40, 41]. Защитное отключение осуществляется специальными устройствами защитного отключения (УЗО), которые постоянно (в дежурном режиме) контролируют условия поражения электрическим током в электроустановке и отключают ее, если возникает опасность поражения человека. Защита при этом осуществляется путем ограничения времени воздействия тока на человека.

Уставка УЗО — минимальное значение входного сигнала, вызывающего срабатывание УЗО и последующее автоматическое отключение поврежденного участка сети или токоприемника.

Ток утечки в сети с изолированной нейтралью сети постоянного тока — ток, протекающий между находящейся под напряжением фазой (полюсом) и землей в результате снижения сопротивления изоляции; в сети с заземленной нейтралью — ток, протекающий по участку сети параллельно току в нулевом проводе, а при отсутствии нулевого провода — ток нулевой последовательности.

Область применения защитного отключения: любые сети с любым режимом нейтрали. По виду входного сигнала следует различать УЗО, реагирующие на ток нулевой последовательности; напряжение нулевой последовательности; ток утечки; напряжение корпуса относительно земли; оперативный ток (постоянный, переменный непромышленной частоты), накладываемый на рабочий ток электроустановки; сумму, разность, фазовые соотношения между током и напряжением нулевой последовательности (или выделенных гармоник напряжения и тока), а также соотношения между током или напряжением нулевой последовательности и фазовым напряжением сети; два и более перечисленных фактора (многофакторные УЗО).

Основные параметры, характеризующие УЗО: уставка УЗО; время срабатывания; номинальное напряжение; ток нагрузки УЗО, предназначенные для отключения электроустановок при прикосновении человека к их частям, находящимся под напряжением, – должны иметь такие характеристики, чтобы при использовании УЗО в качестве единственного средства защиты или совместно с другими средствами ток через человека (напряжение прикосновения) и время воздействия тока в интервале до 1 с не превышали значений, установленных [40].

Значение уставок для сетей с заземленной нейтралью источника питания электроустановок должны выбираться из ряда: 0, 002; 0, 006; 0, 01; 0, 02; 0, 03; 0, 1; 0, 3; 0, 5; 1, 0 А.

Электрозащитные средства — переносимые, перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. Электрозащитные средства могут быть основными и дополнительными [42].

Основные электрозащитные средства — средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и позволяет прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Дополнительные электрозащитные средства — средства защиты, дополняющие основные средства, а также служащие для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами.

К основным электрозащитным средствам в электроустановках выше 1 кВ относятся: изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, указатели напряжения для фазировки, изолирующие устройства и приспособления для работ на воздушных линиях под напряжением с непосредственным прикосновением электромонтера к токоведущим частям (изолирующие лестницы, площадки, канаты и т.п.).

К основным электрозащитным средствам, применяемым в электроустановках напряжением до 1 кВ, относятся: изолирующие штанги, изолирующие электроизмерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками.

К дополнительным электрозащитным средствам напряжением выше 1 кВ относятся: диэлектрические перчатки, диэлектрические боты, диэлектрические ковры, индивидуальные экранирующие комплекты, изолирующие подставки и накладки, диэлектрические колпаки, переносные заземления, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности.

К дополнительным электрозащитным средствам напряжением до 1 кВ относятся: диэлектрические галоши, диэлектрические ковры, переносные заземления, изолирующие подставки и накладки-оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности. Электрозащитные средства рассчитываются на применение при наибольшем допустимом рабочем напряжении электроустановки.

Персонал, обслуживающий электроустановки, должен быть снабжен всеми необходимыми средствами защиты, обеспечивающими безопасность его работы.