Фролов А.В. Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда

Подождите немного. Документ загружается.

211

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗВРЕДНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА

Наиболее просто двойная изоляция осуществляется путем по-

крытия металлических корпусов и рукояток электрооборудования

слоем электроизоляционного материала и применением изолиру-

ющих ручек. Поверхностный слой изоляции подвержен механи-

ческим воздействиям и повреждениям. При разрушении этого слоя

открывается доступ к металлическим частям, которые могут оказать-

ся под напряжением. Поэтому такой способ выполнения двойной

изоляции не обеспечивает надежной защиты и может быть рекомен-

дован лишь в редких случаях

—

для оборудования, не подвергающе-

гося ударной нагрузке. Более совершенный способ — изготовление

корпуса из изолирующего материала. Примером может служить

электрическая дрель с корпусом из пластмассы.

Защитное заземление

knrW_

Защитным заземлением (рис. 2.18) называется преднамеренное элек-

трическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не-

токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением вслед-

ствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Электрическое замыкание на корпус — это случайное электричес-

кое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущи-

ми частями электроустановки. Замыка-

ние на корпус может быть результатом

случайного касания токоведущей части

корпуса машины, повреждения изоля-

ции, падения провода и т. п.

Назначение защитного заземле-

ния — устранение опасности пораже-

ния током в случае прикосновения к

корпусу и другим нетоковедущим ме-

таллическим частям электроустановки.

Защитное заземление следует отли-

чать от рабочего заземления и заземле-

ния молниезащиты.

т .1

Рис.

2.18. Схема защитного

заземления в сети трехфазного

тока:

1 - заземленное оборудование;

2 - заземлитель защитного

заземления

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ОХРАНА ТРУДА 212

Рабочее заземление — преднамеренное соединение с землей от-

дельных точек электрической цепи (нейтральных точек обмоток ге-

нераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугогася-

щих аппаратов), а также фазы при использовании земли в качестве

фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначе-

но для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нор-

мальных или аварийных условиях и осуществляется непосредствен-

но или через специальные аппараты

—

пробивные предохранители,

разрядники, резисторы и т. п.

Заземление молниезащиты — преднамеренное соединение с зем-

лей молниеприемников и разрядников с целью отвода от них токов

молнии в землю.

Принцип действия защитного заземления: снижение до безопас-

ных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных

замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается пу-

тем уменьшения потенциала заземленного оборудования (за счет

уменьшения сопротивления заземления), а также путем выравнива-

ния потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземлен-

ного оборудования (контурное заземление).

Область применения защитного заземления: сети до 1000 В пере-

менного тока — трехфазные трехпроводные с изолированной ней-

тралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а

также постоянного тока двухпроводные с изолированной средней

точкой обмоток источника тока; сети выше 1000 В переменного и

постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней то-

чек обмоток источника тока.

Защитное заземление является наиболее распространенной и

весьма эффективной мерой защиты от поражения током при появ-

лении напряжения на металлических нетоковедущих частях.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя (электро-

дов,

соединенных между собой и находящихся в непосредствен-

ном соприкосновении с землей) и заземляющих проводников, со-

единяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно

заземляемого оборудования различают два типа заземляющих уст-

ройств: выносное и контурное.

213

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗВРЕДНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что за-

землитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено

заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части

этой площадки. Поэтому выносное заземляющее устройство назы-

вают также сосредоточенным.

Достоинством выносного заземляющего устройства является вы-

бор места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопро-

тивлением фунта (сырое, глинистое и т. п.). Существенный недоста-

ток выносного заземляющего усфойства

—

отдаленность заземлителя

от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей или на час-

ти защищаемой территории коэффициент прикосновения а, = 1. По-

этому этот тип заземляющего усфойства применяется лишь при ма-

лых токах замыкания на землю и в установках до

1 ООО

В (рис. 2.19).

ОД

Рис.

2.19. Выносное заземляющее устройство:

1 - заземлитель; 2 - заземляющие проводники (магистрали); 3 - заземляемое

оборудование

Контурное заземляющее

устройство

—

размещение элекфодов по

контуру (перимефу) площадки, на которой находится заземляемое

оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды рас-

пределяются по площадке равномерно, поэтому контурное заземля-

ющее устройство называется также распределенным (рис. 2.20).

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ОХРАНА ТРУДА

214

План

П Об 5

Б—Б

Рис.

2.20.

Контурное заземляющее устройстве:

напряжения прикосновения

шага;

<р

потенциал заземлителя;

/ - ток,

стекающий

землю через заземлитель;

сопротивление заземлителя растеканию

тока

Безопасность при контурном заземляющем устройстве может

быть обеспечена не за счет уменьшения потенциала заземлителя до

безопасных значений, а за счет выравнивания потенциала на защи-

щаемой территории до такого значения, чтобы максимальные на-

пряжения прикосновения и шага не превышали допустимых значе-

215

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗВРЕДНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА

ний. Это достигается путем соответствующего размещения одиноч-

ных заземлителей на защищаемой территории.

На рис. 2.20 показано распределение потенциала в момент замы-

кания фазы на заземленный корпус на открытой подстанции, име-

ющей контурное заземление.

Как видно из рисунка, изменение потенциала в пределах пло-

щадки, на которой размещены электроды заземлителя, происходит

плавно; при этом напряжение прикосновения (У и шаговое напря-

жение (/

имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом

заземлителя ф

. Однако за пределами контура по его краям наблю-

дается крутой спад ф. Чтобы исключить в этих местах опасные ша-

говые напряжения, которые особенно высоки при больших токах

замыкания на землю, по краям контура за его пределами, в первую

очередь в местах проходов и проездов, укладывают в землю на раз-

личной глубине дополнительные стальные полосы, соединенные с

заземлителем. Благодаря этому спад потенциала в этих местах про-

исходит по пологой кривой.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит есте-

ственным путем за счет наличия металлических конструкций, тру-

бопроводов, кабелей и подобных им проводящих предметов, свя-

занных с разветвленной сетью заземления.

Различают заземлители искусственные, предназначенные ис-

ключительно для целей заземления, и естественные

—

находящие-

ся в земле металлические предметы иного назначения.

Для искусственных заземлителей применяются вертикальные и

горизонтальные электроды.

В качестве вертикальных электродов используются стальные трубы

с толщиной стенки не менее 3,5 мм (обычно это трубы диаметром

5—

6 см) и угловая сталь с толщиной полок не менее 4 мм (обычно это уг-

ловая сталь размером от 40x40 до 60x60 мм) длиной 2,5-3,0 м.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятель-

ного горизонтального электрода применяется полосовая сталь сече-

нием не менее 4x12 мм и сталь круглого сечения диаметром не ме-

нее 6 мм.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ОХРАНА ТРУДА 216

Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют

траншею глубиной 0,7-0,8 м, после чего производят забивку труб

или уголков с помощью копров, гидропрессов и т. п. Стальные стер-

жни диаметром 10-12 мм, длиной 4-4,5 м ввертывают в землю с

помощью специального приспособления, более длинные заглубля-

ют с помощью вибраторов.

Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов

соединяют стальной полосой с помощью сварки.

В таких же траншеях прокладываются и горизонтальные элект-

роды. При этом электроды из полосовой стали укладываются на

ребро, чем обеспечивается лучший контакт с землей.

В качестве естественных заземлителей могут использоваться:

проложенные в земле водопроводные и другие металлические

трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горю-

чих или взрывоопасных газов), обсадные трубы артезианских ко-

лодцев, скважин, шурфов и т. п.; металлические и железобетон-

ные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с

землей.

Естественные заземлители обладают малым сопротивлением

растеканию тока, и поэтому использование их для заземления дает

ощутимую экономию металла.

В качестве заземляющих проводников, предназначенных для

соединения заземляемых частей с заземлителями, применяются,

как правило, полосовая сталь и сталь круглого сечения.

Наибольшие допустимые значения /? (согласно ПУЭ): для устано-

вок до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов или

трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВА; 4 Ом —

во всех остальных случаях; для установок выше 1000 В: 0,5 Ом — при

больших токах замыкания на землю (больше 500 А); 250//< 10 Ом —

при малых токах замыкания на землю и при условии, что заземли-

тель используется только для электроустановок напряжением выше

1000 В; 125// < 10 Ом — при малых токах замыкания на землю и при

условии, что заземлитель используется одновременно для установок

напряжением до 1000 В.

В этих выражениях /

—

расчетный ток замыкания на землю (А).

217

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗВРЕДНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА

Контроль защитного заземления производится при приеме в эк-

сплуатацию, перестановке оборудования, ремонте заземлителей и

периодически в сроки, указанные в ПУЭ. Он сводится к внешнему

осмотру и измерению сопротивления заземляющих устройств. При

внешнем осмотре проверяется состояние контактов присоединения

корпусов к заземляющим проводникам, целостность и непрерыв-

ность заземляющих проводов, на-

"Л . 1

WWW***

дежность при соединении ответв-

лений к магистрали заземления.

Измерение сопротивления за-

земления производится для того,

чтобы установить соответствие

этого сопротивления нормируе-

мым значениям.

В сетях с заземленной нейтра-

лью заземление корпуса электро-

установки не способно обеспе-

чить в полной мере защиту от по-

ражения электрическим током

(рис.

2.21).

При замыкании на корпус ток

неисправной фазы замкнется по

контуру «фаза

—

корпус

—

зазем-

ление корпуса — грунт — заземление нейтрали — фаза». Значение

тока в этом контуре определяется в основном сопротивлениями r

г,

так как сопротивления остальных участков значительно меньше

/ = U/(r

+ г).

1 ф' ' О к'

Напряжение корпуса относительно земли л

U = /г = U г /(г + г),

к з к ф к'

0 к"

где U — фазное напряжение сети, В; г

и г

—

сопротивления зазем-

ленной нейтрали и корпуса, Ом.

Если (У

= 220 В, r

= г = 4 Ом, ток замыкания в сети будет ра-

вен 27,5 А, а напряжение корпуса (/ — НОВ.

Рис.

2.21. К

вопросу

недопустимости

защитного заземления

сети

заземленной нейтралью

(до 1000 В)

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ОХРАНА ТРУДА 218

Если ток срабатывания защиты больше /, то отключения не про-

изойдет, и корпус будет находиться под напряжением t7 до тех пор,

пока установку не отключат вручную.

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить автоматическое

отключение установки, т. е. увеличить ток, проходящий через защи-

ту, что достигается уменьшением сопротивления цепи за счет вве-

дения в схему нулевого защитного проводника.

Защитное зануление

Зануление

—

преднамеренное электрическое соединение с нуле-

вым защитным проводником металлических нетоковедущих частей,

которые могут оказаться под напряжением (рис. 2.22).

Рис.

2.22.

Принципиальная схема зануления:

корпус;

2 -

аппараты защиты

от

токов короткого замыкания (предохранители,

ав-

томатические выключатели

и т. п.); А -

сопротивление заземления нейтрали источни-

ка тока;

г -

сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

/ - ток

короткого замыкания;

часть тока короткого замыкания, протекающая через

нулевой проводник;

/ -

часть тока короткого замыкания, протекающая через землю

219

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗВРЕДНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА

Назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления —

обеспечение необходимого для отключения установки значения

тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого

тока цепи с малым сопротивлением.

Повторное заземление нулевого защитного проводника г практи-

чески не влияет на отключающую способность схемы зануления, и

в этом смысле без него можно обойтись.

Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защит-

ного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся

к зануленному оборудованию в период, пока существует замыкание

фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого защитного про-

водника эта опасность резко повышается, поскольку напряжение от-

носительно земли некоторых зануленных корпусов может достигать

фазного напряжения сети. Повторное заземление нулевого защитно-

го проводника в период замыкания фазы на корпус снижает напряже-

ние относительно земли зануленных конструкций как при исправной

схеме, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника.

Повторное заземление нулевого провода выполняется на концах

ответвлений воздушных линий длиной более 200 м и в середине ли-

нии и ответвления длиной 500 м.

Сопротивления заземления нейтрали источника питания и по-

вторного заземления нормируются ГОСТ 12.1.030-81 (2001) в зави-

симости от значения напряжения источников токов (табл. 2.6).

Таблица 2.6

Значения сопротивлений г

и г

Напряжения источников тока, В

Нормируемые значения сопротивлений,

Ом

Линейное трех-

фазной сети

Номиналь-

ное трех-

фазной сети

Нейтрали генераторов

(трансформаторов), г

Повторное за-

земление, г„

660 380

2 5

380

220

127

оо

Как и заземление, зануление проверяется при вводе в эксплуата-

цию электроустановок, периодически и после ремонта. Внешний

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ОХРАНА ТРУДА 220

осмотр зануления проводится аналогично осмотру заземления. Для

измерения сопротивления петли «фаза — нуль» может быть приме-

нен любой прибор, для измерения малых сопротивлений — измери-

тель заземления МС-08, омметр М372. Сопротивление заземлений

нейтрали и нулевого провода измеряется прибором МС-08 или М416.

Защитное отключение

Защитное

отключение

— система защиты, обеспечивающая авто-

матическое отключение электроустановки при возникновении в ней

опасности поражения электрическим током. Опасность поражения

возникает при следующих повреждениях электроустановки

—

замы-

кании на землю (глухом или неполном), снижении сопротивления

изоляции, неисправностях заземления или зануления и устройства

защитного отключения. Чтобы обеспечить безопасность, защитное

отключение должно осуществлять некоторую совокупность из сле-

дующих защит: защиту от глухих и от неполных замыканий на зем-

лю (корпус), защиту от утечек, автоматический контроль цепи за-

земления или зануления, самоконтроль, т. е. автоматический кон-

троль исправности защитного отключения. Кроме того, некоторые

устройства осуществляют защиту от перехода напряжения с высшей

стороны на низшую, предварительный контроль изоляции перед

каждым включением электроустановки и периодический ручной

контроль исправности защитного отключения.

Наиболее распространенные схемы защитного отключения: реа-

гирующие на напряжение корпуса относительно земли; ток замыка-

ния на землю; напряжение нулевой последовательности; напряжение

фазы относительно земли; ток нулевой последовательности.

Электрозащитные средства и предохранительные

приспособления

Согласно ГОСТ 12.1.009-76(1999) электрозащитными средства-

ми называются переносимые и перевозимые изделия, служащие