Тема 13. Технические меры, обеспечивающие безопасность работ с электроустановками. Вопросы безопасности связанные с нейтралями электроустановокВопросы безопасности, связанные с нейтралями электроустановок
Нейтралью называют общую точку обмоток многофазных генераторов, трансформаторов, а также провод, соединенный с этой точкой. Заземленная нейтральная точка (или провод) называется нулевой. Конструктивное исполнение заземления нейтралей или изолирования их от земли оказывает большое влияние на безопасность эксплуатации электроустановок.Электроустановки трехфазного переменного тока напряжением до и выше 1000 В работают как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. В сети с изолированной нейтралью нейтрали генераторов и трансформаторов изолированы от земли или связаны с заземляющим устройством через аппараты, имеющие большое сопротивление (например, трансформаторы напряжения), либо через реакторы и катушки, компенсирующие емкостный ток сети.При нарушении изоляции одной фазы в какой-либо точке сети с изолированной нейтралью возникает однофазное замыкание на землю. Напряжение этой фазы относительно земли становится равным нулю, напряжение двух других фаз относительно земли — равным междуфазному напряжению, а зарядные токи этих двух фаз увеличиваются в 3 раза по сравнению с зарядным током одной фазы в нормальном режиме работы.В сети с заземленной нейтралью нейтрали генераторов и трансформаторов присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малое сопротивление (например, трансформатор тока). Заземление нейтрали является рабочим, оно обеспечивает работу электроустановки в нормальных и аварийных условиях.Если ток замыкания на землю превышает допустимый для элементов данной сети, то для снижения основной емкостной составляющей тока в месте повреждения нейтраль соединяют через настроенные индуктивности (дугогасящие катушки), благодаря чему ток в месте замыкания может оказаться равным нулю. Дугогасящие катушки, существенно уменьшая ток замыкания на землю, исключают возможность возникновения устойчивой дуги и уменьшают вероятность перехода замыкания фазы на землю в междуфазное короткое замыкание. Такие сети называют сетями с резонансно-заземленной нейтралью.В сетях с глухозаземленной нейтралью большие токи однофазного короткого замыкания являются причиной усложнения и удорожания заземляющих устройств, но при этом изоляция фазных проводов может быть рассчитана на фазное напряжение (а не на междуфазное, как в предыдущих двух случаях), что особенно существенно при напряжениях 110 кВ и выше.Для повышения надежности питания потребителей при частых отключениях из-за замыканий на землю эффективно применять автоматическое повторное включение.Для ограничения тока короткого замыкания до значений, не превышающих ток трехфазного короткого замыкания, в системах электроснабжения применяют заземление нейтралей не всех работающих трансформаторов, а только их части. Число заземленных нейтралей регулируется диспетчером системы электроснабжения.Для возможности разземления нейтралей применяют однополюсные заземлители 30Н, параллельно с которыми устанавливаются разрядники. Разрядник защищает изоляцию нулевых выводов обмоток на случай работы с разземленной нейтралью. Этот разрядник выбирают по классу изоляции на одну ступень ниже линейной изоляции.В электроустановках напряжением свыше 1000 В прикосновение к фазе весьма опасно при любом режиме нейтрали. В электрических сетях напряжением 3...35 кВ нейтрали источников питания, как правило, изолированы или связаны с заземляющим устройством через аппараты, имеющие большое индуктивное сопротивление (например, реакторы).Электрические сети напряжением 110 кВ и выше работают с глухим заземлением нейтралей трансформаторов.Электроустановки напряжением до 1000 В питаются в основном от сетей двух типов: трехпроводных с нейтралью, полностью изолированной от земли или соединенной с ней через сопротивление; четырехпроводных с глухозаземленной нейтралью. В сетях второго типа четвертый провод соединен с заземленной нейтралью и является рабочим проводом, с его помощью потребителей (осветительную нагрузку) включают на фазное напряжение. kievbuilding.com.ua 3.3. Условия безопасности в электрических сетях с разным режимом нейтралиАнализ условий электробезопасности электрических сетей сводится к определению значения тока, протекающего через человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустановок, а также к оценке влияния различных факторов и параметров сети на опасность электропоражений, пожаров и взрывов. На рис. 3.1 показано одновременное прикосновение человека к двум фазам трехфазной сети. Ток через человека определяется линейным напряжением сети и сопротивлением тела человека:
Из (3.4) несложно определить, что при линейных напряжениях подземных электрических сетей 127, 380, 660 и 1140 В и сопротивлении тела человека Zчел<1 кОм ток, протекающий через человека, превышает 100 мА, что смертельно опасно. Случаи двухфазного прикосновения довольно редки по сравнению с однофазными прикосновениями, которые представляют собой своеобразное замыкание на землю. При этом ток, протекающий через человека, при прочих равных условиях зависит прежде всего от режима нейтрали электрической сети.
Рис. 3.2. Схема однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью 3.3.1. Сети с изолированной нейтральюВ сети с изолированной нейтралью фазы 1, 2 и 3 связаны с землей через полные сопротивления изоляции Zl, Z2 и Z3. Если считать, что система симметрична, т. е. Z1=Z2 = Z3, то нулевая точка электроприемника будет иметь потенциал нулевой точки источника тока, а векторные диаграммы источника тока и электроприемника при наложении полностью совпадут. При прикосновении человека к одной из фаз сети через него пройдет ток, величина которого зависит от активных сопротивлений изоляции и емкостей фаз относительно земли (рис. 3.2). Если считать, что активные сопротивления изоляции и емкости фаз сети относительно земли одинаковы, т. е. R1=R2= R3 и С1= С2=СЗ, то ток, протекающий через человека, определяется по формуле
где Zc — полное сопротивление изоляции сети. Из (3.5) видно, что ток через человека тем меньше, чем выше уровень полного сопротивления изоляции относительно земли. В электрических сетях напряжением до 1000 В малой протяженности емкость невелика, поэтому емкостной проводимостью изоляции можно пренебречь. Если принять, что полное сопротивление изоляции сети значительно больше сопротивления тела человека, т. е.Zс » Zчел то выражение (3.5) будет иметь вид
т. е. ток, протекающий через человека, ограничивается сопротивлением изоляции относительно земли и практически не зависит от сопротивления тела человека. Поэтому в сетях, имеющих малую емкость и высокий уровень активного сопротивления изоляции, прикосновение к фазе может оказаться безопасным. В разветвленных сетях с большим числом электроприемников, что характерно для подземных электрических сетей рудников, емкость имеет значительную величину, а уровень сопротивления изоляции низкий. В конкретных условиях эксплуатации может оказаться, что полное сопротивление изоляции сети будет меньше сопротивления тела человека, т. е. Zc<Zчел. При этом выражение (3.5) примет вид
т. е. при прикосновении к фазе человек оказывается под фазным напряжением, а сопротивление изоляции практически не влияет на величину тока Iчел. Если расчет тока Iчел производить для наиболее жесткого условия, когда сопротивление тела человека определяется его внутренним сопротивлением, т. е. Zчел = Rчел, выражение (3.5) можно записать в виде
где R и С—соответственно активное сопротивление изоляции и емкость фазы относительно земли. Электрические сети напряжением выше 1200 В обладают большой емкостью и высоким уровнем активного сопротивления изоляции. Это позволяет пренебречь активными токами утечки на землю, т. е. считать, что Rl=R2 = R3 =∞. Если при этом ввести условие симметрии емкостей фаз относительно земли, т. е. С1 = С2 = СЗ = С, то ток через человека
Если в (3.9) принять Uф = 3,46 кВ, Rчел=1 кОм, то при С = 0,03 мкФ ток через человека составит 114 мА, а при С = 1 мкФ Iчел = 2,33 А. Таким образом, в сети напряжением выше 1200 В прикосновение к токоведущей части любой фазы даже при идеальной изоляции (R =∞) смертельно опасно. Нетоковедущие части электроустановок, которые нормально не находятся под напряжением (корпуса электрооборудования, оболочки кабелей и т п.), могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции. Прикосновение к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, показано на рис. 3.3. Если емкости фаз сети не учитывать и считать Rl = R2 = R3 = R, то ток, протекающий через человека, определится по формуле
где R3.З — сопротивление защитного заземления.
Рис. 3.3. Схема прикосновения к заземленному электрооборудованию в сети с изолированной нейтралью Из (3.10) следует, что ток, протекающий через человека, зависит в основном от величины R3.З, чем меньше R3.З тем меньше Iчел и, следовательно, меньше опасность поражения электрическим током. Если корпус электрооборудования оказался под напряжением и не заземлен, то, как видно из рис. 3.3, через человека будет протекать весь ток замыкания на землю. Таким образом, этот случай равноценен однофазному прикосновению к токоведущим частям. studfiles.net Анализ электробезопасностиЛабораторная работа №22 Трехфазных сетей переменного тока напряжением до 1кВИ оценка работоспособности устройства защитного отключенияЦель работы:
Общие сведенияЭлектроустановки напряжением до 1 кВ в отношении мер электробезопасности разделяются на:
Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ переменного тока от источника с изолированной нейтралью с применением системы IT следует выполнять, как правило, при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, связанные с землей. Условия безопасности человека при прямом прикосновении в системе с глухим заземлением нейтрали определяются в основном сопротивлением рабочего заземления нейтрали R0 и практически не зависят от сопротивлений и ёмкостей фаз относительно земли. Это объясняется тем, что сопротивление рабочего заземления нейтрали R0 значительно меньше сопротивлений фазных и нулевого проводов относительно земли. Поэтому основная величина тока через тело человека протекает по пути “фаза – человек – земля – рабочее заземление – нейтраль источника электроэнергии”, тогда как другие пути тока, как правило, малозначимые. Таким образом, ток, протекающий через тело человека, и напряжение прикосновения практически не зависят ни от сопротивления, ни от ёмкости фаз относительно земли (рис.1, 2).
Рисунок 1 – Путь тока через тело человека.
Рисунок 2 - Векторные диаграммы напряжений в режиме однофазного прикосновения: а) – в сети с изолированной нейтралью при малой емкости фаз относительно земли, б) – в сети с глухозаземленной нейтралью, в) - в сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы В на землю, г) - в сети с глухозаземленной нейтралью при замыкании фазы В на землю. При замыкании в трёхфазной сети с глухозаземленной нейтралью какой-либо фазы на землю, напряжение между фазным проводом, к которому может случайно прикоснуться человек, и землёй за счет сопоставимости относительно больших проводимостей заземления нейтрали и замыкания фазы отличается от фазного. Напряжение прикосновения к неповрежденной фазе увеличивается по сравнению с фазным, но может скорее всего быть ближе к фазному, чем к линейному. Соответственно напряжение прикосновения к поврежденной фазе получается ниже фазного. Основными достоинствами сетей с изолированной нейтралью являются:
В случае однофазного прикосновения человека к токоведущим частям в сети с изолированной нейтралью напряжение фазы по отношению к земле, первоначально равное фазному напряжению, сразу же уменьшится и станет меньше фазного. Человек своим включением в цепь тока как бы “замыкает” фазу на землю. Насколько ему удастся уменьшить разность потенциалов между фазой и землёй зависит от соотношения величин полных (комплексных) сопротивлений фаз относительно земли и сопротивления тела человека. При замыкании в трёхфазной сети с изолированной нейтралью фазы на землю напряжение между фазным проводом, к которому может случайно прикоснуться человек, и землёй после исключения относительно малых проводимостей неповрежденных фаз относительно земли по сравнению с проводимостью замыкания может существенно отличаться от фазного. Устройства защитного отключения Для защиты человека при прямом и косвенном прикосновении к токоведущим частям за счёт снижения времени воздействия тока можно использовать и успешно используются устройства защитного отключения (УЗО). В настоящее время УЗО является одним из наиболее эффективных электрозащитных средств. Количество УЗО, установленных на самых разных объектах, стремительно увеличивается. "Правила устройства электроустановок" (ПУЭ), ГОСТ Р 50571.3-94, требуют применение УЗО в электроустановках строящихся и реконструируемых зданий, предлагают питание передвижных и переносных электроприемников напряжением 380/220В в особоопасных условиях эксплуатации через разделительные трансформаторы в сочетании с защитным отключением. Применение УЗО в цепях питания установок, допускающих перерывы электроснабжения, стало обязательным требованием Российского Морского Регистра Судоходства для некоторых классов судов. По своему принципу УЗО является быстродействующим защитным устройством, автоматически отключающим электроустановку от сети в случае возникновения утечки тока на землю в данной электроустановке, в том числе и при прикосновении человека к токоведущимчастям. В основе действия защитного отключения, как способа защиты, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека. УЗО, предназначенные для отключения электроустановок при прикосновении человека к 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 действия тока в интервале до 1 с не превышали значений, установленных ГОСТ 12.1.038-82 (см. таблицы 1 и 2). С учетом особенностей обеспечения электробезопасности в сетях различного вида Правилами устройства электроустановок конкретизированы требования к быстродействию УЗО в зависимости от уровня рабочего напряжения (см. таблицы 3-4). Существуют УЗО, имеющие самые различные принципы действия, например, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли, ток утечки, ток или напряжение нулевой последовательности, фазовые соотношения между током и напряжением нулевой последовательности, оперативный ток (постоянный, переменный непромышленной частоты), накладываемый на рабочий ток электроустановки и др. В конструкции УЗО обязательно должна быть предусмотрена возможность периодической проверки его исправности в условиях эксплуатации, например, путем имитирования однофазного повреждения изоляции в защищаемом участке сети. Таблица 1 - Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью.
Примечание. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при продолжительности воздействия более 1 с, приведенные в табл.2, соответствуют отпускающим (переменным) и неболевым (постоянным) токам. Таблица 2 - Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме бытовых электроустановок напряжением до 1000 В и частотой 50 Гц
Таблица 3 - Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN
Таблица 4 - Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT (при двойном замыкании на открытые проводящие части )
Наиболее широкое распространение получили УЗО, реагирующие непосредственно на ток утечки на землю через тело человека или место повреждения изоляции (дифференциальный ток). Ток утечки - в сети с изолированной нейтралью - ток, протекающий между находящейся под напряжением фазой и землей в результате снижения сопротивления изоляции; в сети с глухозаземленной нейтралью - ток, протекающий по участку сети параллельно току в нулевом проводе, а при отсутствии нулевого провода - ток нулевой последовательности. В этих устройствах в качестве чувствительного элемента используется трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП), обычно представляющий из себя кольцевой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой. Через окно магнитопровода пропущены все силовые провода электроснабжения защищаемого участка сети (рис. 1) Если на защищаемом участке нет однофазного прикосновения и изоляция его исправна, то сумма фазных токов нагрузки всегда равна нулю . Соответственно результирующий магнитный поток в магнитопроводе также равен нулю, и напряжение на вторичной обмотке ТТНП отсутствует. В случае однофазного прикосновения (либо однофазного снижения сопротивления изоляции) по силовым проводам дополнительно к токам нагрузки протекает ток через тело человека (или ток замыкания ), контур которого далее замыкается вне зоны защиты ТТНП - через сопротивление заземления нейтрали или через сопротивление изоляции и емкости фаз сети относительно земли (в сетях с изолированной нейтралью). Поэтому сумма токов и суммарный магнитный поток в магнитопроводе, а следовательно и напряжение на вторичной обмотке ТТНП оказываются не равны нулю. Это напряжение используется в качестве командного сигнала на срабатывание коммутационного аппарата, отключающего защищаемый участок от сети. Уставка УЗО - минимальное значение входного сигнала, вызывающего срабатывание УЗО и последующее автоматическое отключение поврежденного участка сети или токоприемника. Применение УЗО в сочетании с занулением (или защитным заземлением) приводит к тому, что устройства с поврежденной электрической изоляцией отключаются от сети питания задолго до появления опасных потенциалов на их зануленных (заземленных) нетоковедущих частях, доступных для прикосновения, либо длительность существования внезапно возникших опасных потенциалов ограничивается временем отключения УЗО. Эффективность защиты человека в этих случаях обеспечивается УЗО с током уставки даже в единицы ампер и временем отключения до 1 сек.
Применение более чувствительных и быстродействующих УЗО необходимо для решения задач: -защиты человека при непосредственном прикосновении к токоведущим частям, -обеспечения пожарной безопасности замыканий на землю (корпус), -применения УЗО как основного средства защиты человека вместо зануления или защитного заземления. Прикосновение человека непосредственно к токоведущим частям, равно как и к незануленным (незаземленным) нетоковедущим частям, оказавшимся под опасным напряжением вследствие повреждения изоляции, приводит к появлению тока, величина которого помимо прочего зависит от наличия включенных в цепь добавочных сопротивлений (сопротивление обуви, сопротивление пола). Если высокое сопротивление сухих обуви и пола не позволяет току достичь опасных для человека значений, то в условиях повышенной влажности обуви и пола либо отсутствии добавочных сопротивлений (например, при пути тока рука –рука) ток через тело человека велик и должен быть прерван УЗО с уставкой 6 - 30 мА. Не во всех случаях применение УЗО на дифференциальных токах бывает эффективным. В электрической сети с изолированной нейтралью ток утечки в случае прикосновения в защищаемом УЗО участке сети (ток через тело человека) имеет две составляющие. Одна составляющая I,пропорциональная величине емкостей фаз сети Сс до места установки УЗО (при условии хорошего состояния изоляции сети относительно земли), протекает через трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП) УЗО и может вызывать срабатывание УЗО. Другая составляющая тока через тело человека, пропорциональная величинам емкостей фаз участка сети после места установки УЗО Сф (в зоне защиты), не протекает через ТТНП УЗО и, соответственно, не вызывает срабатывание защиты. Если окажется, что в сети Сф много больше Сс , ток через тело человека может достичь опасных значений, не приводя при этом к срабатыванию УЗО. Наличие же несимметрии емкостей фаз в зоне защиты и вне ее может привести к появлению емкостных уравнительных токов, в ряде случаев способных вызвать ложные срабатывания УЗО. studfiles.net Электробезопасность горных предприятийЭлектрификация горных предприятий имеет важное значение, как основная энергетическая база комплексной механизации и автоматизации горных работ. Современные горнодобывающие предприятия – крупные потребители электрической энергии, обладающие характерными особенностями, связанными с условиями работы машин и механизмов. Специфика условий горных работ обусловила ряд особых требований к электроснабжению предприятий и решению ряда проблем, связанных с: - соблюдением требований безопасности при эксплуатации электроустановок, электрических машин и аппаратов; - с защитой от однофазных замыканий на землю; - с защитой от атмосферных и коммутационных перенапряжений; - с релейной защитой и защитой от перенапряжений; - с защитой персонала от поражения электрическим током; - с устройством контактной (тяговой) сети и т.п. Основные направления технического процесса в горной промышленности – совершенствование в широких масштабах техники и технологии для повышения эффективности добычи полезных ископаемых с улучшением их качества, разработка и внедрение новых средств обеспечения условий для безопасного труда, создание высокомеханизированных карьеров и разрезов с автоматическим управлением всеми производственными процессами.
11.7.1. Особенности обеспечения электробезопасности при подземной добыче полезных ископаемых В шахтах и рудниках на работающее электрооборудование воздействует ряд факторов, совокупность которых определяет условия эксплуатации. Воздействие можно разделить на четыре группы: 1) определяемые горно-геологическими условиями: особенности добычи полезного ископаемого; ограниченность рабочего пространства и затрудненный доступ при осмотрах и ремонтах; наличие выделяющихся газов, образующих с воздухом взрывоопасную смесь, и др. Эта группа факторов определяет вид исполнения электрооборудования и требования по его безопасной эксплуатации; 2) электрического характера: токи нагрузки, изменения питающего и рабочих напряжений, число коммутационных переключений, токи короткого замыкания, характер перегрузок, их длительность и т.д. Эта группа факторов определяет энергетический режим работы электроустановок и также предъявляет ряд требований по обеспечению их безопасной эксплуатации; 3) механического характера: вибрации и удары, возникающие при транспортировке и перемещении электрооборудования по горным выработкам по мере перемещения фронта работ. Эта группа факторов определяет требования к механической прочности и массе электрооборудования; 4) окружающей среды: температура, влажность, запыленность рудничной атмосферы, изменения этих факторов в зависимости от скорости движения рудничного воздуха по выработкам. Эта группа факторов в значительной мере определяет срок службы электрооборудования. Каждая из рассмотренных групп факторов в конкретных условиях определяет требования, предъявляемые к эксплуатации электрохозяйства в специфической обстановке подземных горных работ. В соответствие с общими требованиями безопасности для угольных шахт можно выделить основные позиции электробезопасности [8]: 1. Электрооборудование, в том числе кабели и системы электроснабжения, в процессе эксплуатации должно гарантировать электробезопасность работников шахты, а также взрыво-и пожаробезопасность. 2. Электроснабжение шахт, строящихся и реконструируемых должно осуществляться по схемам с обособленным питанием подземных электроприемников. Не допускается для подземных условий применять кольцевые схемы электроснабжения. 3. В шахтах должны применяться сети с изолированной нейтралью трансформаторов. Сеть с глухозаземленной нейтралью трансформатора применяется только для питания преобразовательных устройств контактных сетей электровозной откатки. 4. Защиту работников от поражения электрическим током должна осуществляться с применением защитного заземления, а в подземных электроустановках - также и аппаратов защиты от утечек тока с автоматическим отключением поврежденной сети напряжением до 1140 В. Общее время отключения поврежденной сети напряжением 380 В, 660 В и контактных сетей не должно превышать 0,2 с, напряжением 1140 В - 0,12 с. Для сетей напряжением 127 и 220 В, а также зарядных сетей время срабатывания аппаратов защиты от утечек тока сетей не должно превышать 0,1 с. 5. На трансформаторах, размещаемых на поверхности и питающих подземные электрические сети, оборудованы защитой от утечек тока, пробивные предохранители могут не устанавливаться. 6. Дистанционное, телемеханическое и автоматическое управление токоприемниками напряжением выше 1140 В разрешается только при наличии устройств, блокирующих включение после срабатывания максимальной токовой защиты. Это требование не распространяется на линии, питающие центральные подземные подстанции (ЦПП) и распределительные подземные пункты (РПП). При отсутствии оперативного персонала в главной поверхностной подстанции должно быть сигнализация для горного диспетчера о срабатывании защиты от замыканий и утечек тока на землю. 7. На каждой шахте должны быть схемы подземного электроснабжения, составленные в соответствии с требованиями действующего законодательства. Разрешается составление совмещенной схемы электроснабжения откатки контактными электровозами и контактной сети шахты, нанесенной на схематический план горных выработок. 8. Монтаж и ремонт электрооборудования в шахтах проводятся в соответствии с требованиями действующего законодательства. При этом в шахтах, опасных по газу, должен осуществляться контроль за содержанием метана в месте проведения работ переносными автоматическими приборами. Во время работ по испытанию кабеля (мегомметром) содержание метана в выработках, по которым он проложен, должен контролироваться и не превышать 1%. 9. Каждый коммутационный аппарат, комплектное распределительное устройство (КРУ), станции управления должны быть обозначены четкой надписью, указывающей установку, которая включается, или участок, а также расчетную величину уставки срабатывания максимальной токовой защиты. 10. Ручной электрифицированный инструмент должен соответствовать требованиям действующего законодательства, храниться в специальном помещении и выдаваться работникам на период работы. Ручной электрифицированный инструмент напряжением выше 42 В должен выдаваться в комплекте со средствами индивидуальной защиты от поражения электрическим током (диэлектрические перчатки, галоши, коврики) и должен оборудоваться разделительный трансформатор (преобразователем с отдельными обмотками) или защитным устройством, выключает ток.
11.7.2. Электробезопасность при ведении открытых горных работ Машинисты и помощники машинистов горных и транспортных машин, управление которыми связано с оперативным включением и отключением электроустановок (ЭУ) при напряжении до 1000 В должны иметь квалификационную группу по электробезопасности: - машинисты - не ниже III группы; - помощники - не ниже II группы; а при напряжении свыше 1000 В: - машинисты - не ниже IV группы - помощники - не ниже III группы. Это дает право машинистам и их помощникам производить оперативные переключения и техническое обслуживание в пределах закрепленной за ними горной и транспортной машины и ее приключательного пункта (ПП). При временном переводе машинистов и их помощников на другие экскаваторы (бурстанки) выполнение указанных работ разрешается после ознакомления их с системой электроснабжения этих горных машин. Проверка знания безопасных методов работы машинистами горных и транспортных машин и их помощниками должна производиться ежегодно комиссиями, назначаемыми предприятием. Запрещается присутствие посторонних лиц в кабине и па наружных площадках экскаватора при его работе. Для обеспечения безопасности эксплуатации электрических машин экипажи должны состоять не менее чем из 2 человек. Допускается обслуживание одним машинистом, если при этом организуется специальная бригада слесарей и электрослесарей, обеспеченная спецмашиной с радиоустановкой для связи с диспетчером и машинистом экскаватора. В кабине экскаваторов должен находиться огнетушитель. Защита карьерных электроустановок напряжением до и свыше 1000 В должна выполняться в соответствии с ПУЭ и ЕПБ. На электростанциях и подстанциях питающих карьерные сети, все отходящие линии напряжением выше 1000 В должны иметь защиту от однофазных замыканий на землю без выдержки времени. Защита должна охватывать вес электрически связанные сети карьера независимо от величины тока замыкания. Время срабатывания защиты внутрикарьерных присоединений должно быть не более 0,2 с, резервная защита на подстанции должна иметь выдержку времени, не превышающую 0,4-0,5 с. Проверка и контрольная наладка защиты от замыканий на землю должны производиться не реже одного раза в шесть месяцев. На каждом карьере должны быть данные об удельном сопротивлении пород па всех участках разработки и отвалообразования. Запрещается заземлять корпуса экскаваторов на рельсы электрифицированного железнодорожного транспорта. При приёмке заземляющих устройств в эксплуатацию должна оформляться следующая документация: - исполнительные чертежи и схема заземляющего устройства с указанием расположения подземных коммуникаций; - акты на подземные работы по укладке элементов заземляющего устройства; - протоколы приёмно-сдаточных испытаний заземляющего устройства. Измерение сопротивления заземляющего устройства электроустановок открытых горных разработок в процессе эксплуатации производится один раз в месяц и при каждом переключении. Результаты измерения заносятся в журнал замера заземления и агрегатную книгу. Величина сопротивления заземления должна быть не более 4 Ом. Работа электроустановок с неисправным заземлением запрещена. Наружный осмотр заземляющей сети должен производиться в срок, предусмотренный для ЛЭП, а всей заземляющей сети карьера не реже одного раза в месяц. После производства взрывных работ должен быть произведён осмотр заземляющей сети в зоне взрыва.
11.7.3. Общие требования к обеспечению электробезопасности при обогащении полезных ископаемых Для обогатительных фабрик характерна значительная энергоёмкость. Потребление электроэнергии зависит от технологической схемы, перерабатываемого сырья и др. Например, для обогатительной фабрики по переработке углей (коксующихся и энергетических) энергоёмкость составляет от 7 до 11 кВт∙ч/т угля, в цветной металлургии при обогащении медных руд от 15 до 70 кВт∙ч/т, в чёрной металлургии - 60-70 кВт∙ч/т, при обогащении нерудных полезных ископаемых, например, асбеста, 4 кВт∙ч/т. Значительно отличаются по энергоёмкости обогатительные фабрики с мокрым и пневматическим процессами обогащения. Например, при обогащении каолина мокрым способом энергоёмкость составляет 10-15 кВт∙ч/т, а сухим, - свыше 100 кВт∙ч/т. Ha обогатительных фабриках активно используется электромеханическое оборудование, электродвигатели, трансформаторы, измерительные приборы, электросварочные агрегаты, светильники, кабели, провода и т.д. Для защиты от поражения электрическим током применяются отдельно или в сочетании друг с другом следующие технические способы и средства: защитное заземление, защитное отключение, изоляция токоведущих частей, оградительные устройства, знаки безопасности, средства защиты и предохранительные приспособления. Для уменьшения опасности поражения электротоком, ручной инструмент и переносные лампы питаются от источников напряжения до 42 В. Для защиты человека от поражения электрическим током используют различные виды изоляции: электрическую изоляцию токоведущих частей электроустановки, обеспечивающую ее нормальную работу и защиту от поражения электротоком, называемую рабочей изоляцией; кроме того - дополнительную; двойную; усиленную. Для предупреждения электротравматизма применяют оградительные устройства, знаки безопасности, вспомогательные и изолирующие средства (перчатки, калоши, сапоги, коврики и т.д.). Выводы 1. Выделяют четыре основных вида действия электрического тока на организм человека: термическое, электролитическое, биологическое и механическое. 2. Все многообразие действия электрического тока нередко приводит к различным электротравмам, которые условно можно свести к двум видам: местным и общим электротравмам. К характерным местным электротравмам относятся электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи,электроофтальмия и механические электротравмы. Общие электротравмы (электрические удары)возникаютв случаях, когда электрическим током поражается организм человека в целом. 3. Характер и тяжесть поражения электрическим током зависят от ряда факторов, таких как величина и длительность протекания тока через тело человека, путь тока в теле человека, род и частота действующего тока, индивидуальные свойства человека и свойства окружающей среды, фактор внимания. 4. Все помещения по степени опасности поражения человека электрическим током делятся на 3 категории: помещения без повышенной опасности, помещения с повышенной опасностью; особо опасные помещения. 5. Наиболее тяжелые электротравмы возникают в случаях, когда на пути тока оказываются жизненно важные органы (мозг, сердце, лёгкие) или уязвимые места, богатые нервными окончаниями, чувствительными к электрическому току. Наиболее опасными путями протекания тока через тело человека являются: «голова – руки», «голова – ноги», «рука – рука», «рука – ноги». 6. Род и частота тока также в значительной степени определяют исход поражения. Наиболее опасными являются переменные токи частотой 20-100 Гц. При частотах меньше 20 Гц илибольше 100 Гц опасность поражения током снижается. 7. Безопасность человека от поражения электрическим током обеспечивается: снижением напряжения прикосновения до безопасного значения; обеспечением недоступности токоведущих частей оборудования; ограничением продолжительности воздействия электрического тока на организм человека. 8. Специфика условий горных работ обусловила ряд особых требований к электроснабжению предприятий и решению ряда проблем, связанных с: соблюдением требований безопасности при эксплуатации электроустановок, электрических машин и аппаратов; с защитой от однофазных замыканий на землю; с защитой от атмосферных и коммутационных перенапряжений; с релейной защитой и защитой от перенапряжений; с защитой персонала от поражения электрическим током; с устройством контактной (тяговой) сети и т.п. Контрольные вопросы 1. Опишите механизмы термического, электролитического и биологического воздействия электрического тока на организм человека. 2. Поясните обстоятельства, при которых возможно возникновение электрических ожогов. Каков порядок оказания первой доврачебной медицинской помощи пострадавшим от таких ожогов? 4. Охарактеризуйте степени развития электрических ударов. Каковы отличительные признаки клинической от биологической смерти вследствие поражения электрическим током? 5. Опишите фазы развития биологических процессов внутри организма при электрических шоках. 6. Какой из путей прохождения электрического тока через организм человека является наиболее опасным? Почему? 7. Поясните, каким образом окружающая внешняя среда оказывает воздействие на электробезопасность рабочего места. 8. Каковы основныепричины поражения человека электрическим током? 9. Проклассифицируйте помещения по степени опасности поражения человека электрическим током. 10. Опишите основные источники поражения электрическим током в шахте. 11. В чем отличие мероприятий по обеспечению электробезопасности в угольных и железорудных шахтах? 12. Опишите основные позиции электробезопасности при ведении открытых горных работ. infopedia.su Тема 13. Технические меры, обеспечивающие безопасность работ с электроустановкамиПричины электротравматизма
Для того чтобы предотвратить возникновение дуги между токоведущими частями и работающими устанавливается минимально допустимое расстояние от токоведущих частей Защита от прикосновения к токоведущим частям электроустановок. Виды блокировок Анализ травматизма показывает, что более половины электротравм происходит при прикосновении к токоведущим частям оборудования. Токоведущей частьюэлектроустановки называется та, по которой при рабочем режиме проходит электрический ток. Примерами токоведущих частей могут служить провода, контакты элементов аппаратуры и т.п. Для защиты от прикосновения к токоведущим частям используются ограждения, блокировки, изоляция, токоведущие части располагают на недоступной высоте. Ограждениявыполняются в виде кожухов, шкафов, стоек, колпаков, накладок или ширм. Они могут являться частью конструкции устройства или быть переносными. Ограждения могут быть сплошными и сетчатыми и выполняться таким образом, чтобы их можно было снять и закрыть только с помощью инструментов или специальных приспособлений. Сетчатые ограждения могут иметь двери, закрывающиеся на замок. Блокировкиприменяются при работе с повышенной опасностью; они предотвращают ошибочные действия персонала и закрывают доступ к токоведущим частям, если последние находятся под напряжением. Блокировки применяются в радио- и телевизионных передатчиках, на испытательных стендах, установках для испытания изоляции повышенным напряжением и т.д. По принципу действия они делятся на электрические и механические. Тип блокировки определяется выбором конструкции электроустановки и обеспечением условий безопасности. В некоторых устройствах (например, передатчиках) применяются блокировки обоих видов. Электроблокировкаотключает питание электроустановки, разрывая электрическую цепь с помощью блокконтактов при открывании дверей ограждений, шкафов, снятии кожухов. Блокировки прямого действия, когда блокировочные контакты включаются непосредственно в первичную сеть, в настоящее время не применяются, так как если случайно закроется дверь, человек, находящийся за ограждением, может попасть под напряжение. Блокировочные контакты включаются в цепь управления пускового аппарата, которым может быть магнитный пускатель. При открывании дверей ограждения блокировочные контакты размыкаются, разрывая цепь питания катушки пускателя; пускатель срабатывает и отключает напряжение электроустановки. Достоинство схемы состоит в том, что она срабатывает при любом обрыве цепи магнитного пускателя. При закрывании дверей напряжение на электроустановку может быть подано только при нажатии на кнопку «Пуск». При использовании механической блокировкивключение напряжения возможно только при закрытом замке или защелке, которые механически связаны с выключателем. При открытых дверях включить рубильник высокого напряжения невозможно. Во многих устройствах связи применяются блочные конструкции. В стойку, на задней панели которой находятся штепсельные разъемы, вставляются блоки. При выдвижении блока из стойки происходит размыкание штепсельного разъема и токоведущих частей аппаратуры снимается напряжение. Изоляция служит не только для защиты подводящих проводов, кабелей от механических повреждений, но и для защиты людей от воздействия электрического тока. Оболочка из резины, пластмассы, хлопчатобумажной пряжи надежно защищает токоведущие части от случайного прикосновения. В настоящее время в зависимости от условий эксплуатации применяют рабочую, усиленную и двойную изоляции. Степень защиты при использовании изоляции зависит от ее сопротивления. Чем выше сопротивление изоляции, тем лучше ее защитные свойства. В процессе эксплуатации под действием вибраций, увлажнения, повышенной или пониженной температуры, электрического поля, химически активных веществ изоляция разрушается, ее защитные свойства понижаются или теряются совсем и может произойти пробой изоляции. Контроль сопротивления изоляции Чтобы предотвратить опасность поражения людей электрическим током, необходимо проводить испытания и контроль изоляции. При вводе электросетей в эксплуатацию и после ремонта изоляцию испытывают повышенным напряжением. В процессе эксплуатации измеряют сопротивление изоляции между фазой и землей и каждой парой фаз с помощью мегомметра. Электрическая установка при этом отключается (рис. 1).
Рис. 1. Контроль сопротивления изоляции с помощью мегомметра Измерение проводят на участке цепи между двумя предохранителями или автоматами или между предохранителем и токоприемником. Мегомметр должен быть рассчитан на номинальное напряжение электроустановки. В электрических сетях напряжением до 1000 В сопротивление рабочей изоляции каждого участка цепи должно быть не менее 0,5 МОм. Сопротивление должно контролироваться не реже 1 раза о 3 года. В последнее время на практике нашли применение приборы, осуществляющие постоянный контроль состояния изоляции. В простейшем случае это могут быть три вольтметра, включен-ный между фазами и землей в сети с изолированной нейтралью (рис. 2) . Если изоляция одной из фаз повреждена, то показания вольтметра, включенного в эту Фазу, уменьшаются, а двух других — увеличиваются.
Рис. 2 Контроль сопротивления изоляции методом трех вольтметров В тех случаях, когда токоведущие части оградить или изолировать невозможно или нецелесообразно (например, провода воз. душных линий электропередач и линий связи), токоведущие части располагают на недоступной высоте. Провода электрических линий напряжением до 1000 В вне помещений подвешивают на вы соте не менее 6 м. В производственных помещениях неогражденные токоведущие части (троллейные, контактные провода) располагают на высоте не менее 3,5 м от пола. Для того чтобы предупредить людей о грозящей опасности поражения электрическим током в местах, где производят работу или возможно нахождение людей, вывешиваются предупредительные плакаты — Предостерегающие: «Высокое напряжение! Опасно для жизни», «Стой! Высокое напряжение»; запрещающие: «Не включать — работают люди»; разрешающие: «Работать здесь»; напоминающие: «Заземлено» и знаки безопасности 1.5, 2.5, 3.2 на рис. 1.1. Защитное заземление принцип действия Защитным заземлениемназывается преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление необходимо выполнять при номинальном напряжении более 380 В переменного тока и 440 В постоянного тока во всех случаях; при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного тока и от 110 до 440 В постоянного тока при выполнении работ в условиях с повышенной опасностью и особо опасных. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса машин, приборов, аппаратов, электроинструментов, каркасы щитков, пультов и шкафов, металлические корпуса кабелей я кабельных муфт, стальные трубы электропроводок. Целью защитного заземленияявляется понижение напряжения между корпусом и землей до безопасного значения, т. е. уменьшение напряжения прикосновения и, следовательно, тока, протекающего через тело человека. Защитное заземление необходимо выполнять при номинальном напряжении более 380 В переменного тока и 440 В постоянного тока во всех случаях; при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного тока и от 11О до 440 В постоянного тока при выполнении работ в условиях с повышенной опасностью и особо опасных. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса машин, приборов, аппаратов, электроинструментов, каркасы щитков, пультов и шкафов, металлические корпуса кабелей я кабельных муфт, стальные трубы электропроводок. При замыкании фазы на корпус в отсутствие защитного заземления через человека, стоящего на земле, могут протекать токи опасные для жизни. Если, корпус заземлен, большая часть тока замыкается через заземляющее устройство так как его сопротивление мало по сравнению с сопротивлением тела человека. Электрический потенциал земли повышается, понижается разность потенциалов между корпусом и землей и уменьшаются, следовательно, напряжение прикосновения и ток, протекающий через тело человека. Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников (рис.3). Рис. 3. Схема устройства защитного заземления: I— электроустановки; 2 — заземляющие проводники; 3 — магистраль заземления; 4 — заземлители Рис. 4.7. Схема измерения сопротивления заземления с помощью амперметра И Вольтметра Заземлитель представляет собой проводник или несколько проводников, соединенных между собой и имеющих непосредственный контакт с землей. Заземлители могут быть естественными и искусственными. В качестве естественных заземлителей могут быть использованы токопроводящие части зданий, сооружений, заглубленные в землю, водо- и другие трубопроводы, свинцовые оболочки кабелей. Запрещается использовать в Качестве естественных заземлителей трубопроводы для газа и других взрывоопасных веществ. В качестве искусственных заземлителей применяют уголки, трубы из стали, меди или оцинкованного металла, которые заглубляются в траншею ниже уровня промерзания грунта. Заземлители соединяются между собой с помощью сварки. Заземляемые элементы электроустановок подсоединяются к заземлителям с помощью заземляющих проводников. Если заземляющий проводник имеет два или более ответвлений, то образующаяся система называется магистралью заземления. В качестве заземляющих проводников применяют изолированные и неизолироВанные провода, угловую и полосовую сталь, трубы. Заземляющие проводники соединяются между собой, а также с заземлителями сваркой, а с электроустановкой — сваркой или с помощью болтов. Каждый заземляющий объект подсоединяется к магистрали заземления отдельным ответвителем, последовательное соединение не допускается, так как обрыв одного из проводников приводит к отключению от заземляющего устройства остальных приемников. Качество защитного заземления оценивают по его сопротивлению. Согласно ГОСТ 12.1.030.81 сопротивление заземляющего устройства не должно превышать, Ом, для сетей с заземленной нейтралью напряжением, В: 660/380 2 380/220...... .4 220/127 ........ 8 Для сетей с большими токами замыкания на землю (более 500 А) сопротивление заземления не должно превышать 0,5 Ом. Для некоторых устройств и аппаратуры связи сопротивление защитного заземления может быть увеличено до 10 Ом и более. Для определения технического состояния заземляющего устройства периодически проводится его проверка. Она включает в себя внешний осмотр видимой части, контроль надежности соединения заземляющих проводников, выборочное вскрытие грунта, измерение сопротивления петли «фаза—нуль», измерение сопротивления заземляющего устройства. Измерение сопротивления заземляющего устройства на телефонно-телеграфных станциях проводят 2 раза в год -- летом (в период наибольшего просыхания грунта) и зимой (в период наибольшего промерзания грунта). На радиорелейных станциях, станциях радиотрансляционных узлов проверка ежегодная — в летнее время, а на воздушных и кабельных линиях связи -- перед началом грозового периода (апрель—май). Каждое заземляющее устройство должно иметь паспорт, в котором приводятся схема заземления, технические характеристики результаты проверок. По своему устройству защитное заземление может быть выноснымиконтурным. Заземлители выносного защитного заземления уходятся за пределами расположения заземляемых объектов.Выносное заземлениеиспользуется в том случае, когда нельзя разместить заземлители на территории, где находятся защищаемые объекты, или когда сопротивление грунта, где находятся электроприемники, слишком велико или заземляемые объекты рассредоточены на территории. Такой тип заземляющего устройства применяется обычно для электроустановок до 1000 В с малыми токами замыкания на землю. В последнее время применяют и контурное заземление, при котором заземлители располагаются по контуру и внутри площадки с заземляемыми объектами, что приводит к выравниванию потенциала площадки и уменьшению напряжения прикосновения и шага. напряжение прикосновения будет наибольшим, если человек сходится между двумя заземлителями, и наименьшим, если человек находится над заземлителем. Напряжение шага уменьшается по мере удаления от заземлителя и резко возрастает на краю контурного заземления, где наблюдается резкий спад потенциала. зануление, принцип действия Занулениеприменяется в четырехпроводных трехфазных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью в качестве защитного средства.Занулениемназывается преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель зануления— превратить пробой на корпус в однофазное короткое замыкание, вызвать срабатывание защитами отключение электроустановки от Питающей сети в минимально короткий срок. Bкачестве средств защиты применяются плавкие предохранители или автоматические выключатели. При появлении больших токов (токов короткого замыкания) плавкие предохранители перегорают или размыкаются электромагнитные расцепители в автоматах, цепь разъединяется и электроустановка отключается от сети. Кроме того, до отключения сети при замыкании на корпус схема зануления действует как защитное заземление, так как корпус оказывается заземленным через нулевой проводник и сопротивление заземления нейтрали Rо Напряжение на корпусе относительно земли понижается. Схема зануления приведена на рис. 4.
Рис. 4 Схема зануления Нулевой защитный проводник должен создать надежную цепь, до нейтрали источника тока. Поэтому не допускается ставить vцепь нулевого защитного проводника предохранители, выключатели; все соединения выполняют сваркой. При устройстве зануления обязательным условием является заземление нейтрали источника. Это делается для того, чтобы понизить напряжение на нулевом проводе, следовательно, на корпусе электроустановки при случайном замыкании фазы на землю. При случайном замыкании на землю и отсутствии заземления нейтрали корпус и нулевой провод оказываются под фазным напряжением и прикосновение к ним опасно для жизни. Нулевой защитный проводник должен обязательно заземляться повторно через определенное расстояние, для воздушных линий», например, через каждые 250 м. Повторное заземление нулевого проводника необходимо выполнять для того, чтобы уменьшить опасность воздействия электрического тока при обрыве нулевого проводника и замыкании фазы на корпус. При повторном заземлении нулевого проводника корпуса электроустановок, расположенных как до места обрыва, так и после его, будут находиться под напряжением, но это напряжение будет меньше фазного. В частном случае, когда сопротивления нейтрали н повторного заземления равны, напряжения всех корпусов будут При приемке в эксплуатацию, а также периодически система зануления должна проверяться. Проверка заключается во внешнем осмотре целостности цепи, измерении сопротивлений заземления нейтрали и повторного заземления нулевого проводника, проверке наличия электрической связи между нулевым проводником и корпусами зануленного электрооборудования, измерении полного сопротивления петли «фаза—нуль». Петля «фаза—нуль» включает в себя корпус электроприемника, участок нулевого провода от электроустановки до нулевой точки трансформатора, участок фазного провода и предохранитель. Для измерения сопротивления петли можно использовать любой измеритель малых сопротивлений. Сопротивление петли должно быть таким, чтобы ток короткого замыкания был достаточным для отключения электроустановки от сети. Измерение сопротивления петли «фаза—нуль» производят 1 раз в 5 лет и каждый раз после капитального ремонта или реконструкции сети. Защитное отключение Защитное отключение— это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность появляется в случае, если корпуса электроустановок оказываются под -напряжением, при замы-каши фазы на землю или при снижении сопротивления изоляции проводов. Для того чтобы быстро отключить участок цепи при возникновении опасности поражения электрическим током, применяют устройства защитного отключения (УЗО). УЗО применяются как самостоятельное средство защиты взамен защитного заземления или зануления или в дополнение к ним. Чаще все их используют в электроустановках до 1000 В: для передвижных электроустановок, электроинструментов, для стационарных электроустановок, в которых заземление или зануление применить невозможно. Схема УЗО, реагирующего на напряжение на корпусе приведена на рис.5. Датчиком в схеме служит реле напряжения РН, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем. При пробое одной из фаз на корпус он оказывается под напряжением. Если напряжение на корпусе превысит предельно допустимое напряжение, срабатывает реле РН, замыкается цепь отключающей катушки ОК автоматического выключателя АВ. Электроустановка отключается от сети. До момента срабатывания автоматического выключателя в качестве меры защиты действует схема защитного заземления. Такой тип УЗО применяют на сетях, где защитное заземление или зануления малоэффективны. Достоинством схемы является простота, а недостатком - отсутствие самоконтроля и селективности, а также применение вспомогательного заземления.
Рис. 5 Схема УЗО, реагирующего на напряжение на корпусе Средства защиты человека от поражения Эл. током Изолирующие защитные средства изолируют человека от находящихся под напряжением частей электроустановок, а также от земли. Все изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные. Применяя основные изолирующие средства, человек может касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Поэтому изоляция этих средств защиты должна надежно выдерживать рабочее напряжение электроустановки. Дополнительные защитныесредства используются в сочетании с основными, а также служат мерой защиты от напряжения шага, В установках напряжением до и выше 1000 В применяются различные защитные средства. К основным изолирующимсредствам в электроустановках выше 1000 В относятся: изолирующие штанги; изолирующие и токоизмерительные клещи; указатели напряжения; изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ (изолирующие лестницы, площадки, габаритники и т. п.). К дополнительным средствам защитыотносятся: диэлектрические перчатки; диэлектрические боты; диэлектрические резиновые коврики; изолирующие подставки. К основным изолирующим средствам в электроустановках до 1000 Вотносятся: диэлектрические перчатки; инструмент с изолирующими рукоятками; указатели напряжения. К дополнительным средствамотносятся: диэлектрические галоши; диэлектрические резиновые коврики; изолирующие подставки. Изолирующие штангиприменяются для включения и отключения ножей разъединителей, для наложения временных заземлений, проверки отсутствия или наличия напряжения и т. п. Штанги имеют три части — рабочую (7), изолирующую (2) и рукоятку (4), отделенные ограничительным кольцом (3) (рис.6,а). Изолирующие клещиприменяются для смены трубчатых предохранителей, для установки резиновых накладок на ножи разъединителей без снятия напряжения. Конструкции клещей различны. Они могут выполняться полностью из диэлектрика (рис.6,6) или иметь диэлектрическую изолирующую часть и рукоятку Изолирующие клещи применяют в закрытых помещениях, но допускается их применение в сухую погоду и в открытых электроустановках. Указатели напряженияприменяются для проверки отсутствия или наличия напряжения без измерения его значения. Различают указатели напряжения для электроустановок до 1000 В и выше 1000 В. В установках до 1000 В применяются двухполюсные и однополюсные указатели напряжения (рис.7). В указатели вмонтированы неоновые лампочки, которые загораются при протекании через них тока, сигнализируя таким образом о наличии напряжения в сети. Двухполюсные указателиприменяются в установках как переменного, так и постоянного тока. При использовании двухполюсных указателей необходимо касаться двух частей электроустановки, между которыми определяется наличие напряжения.
Рис.7 Указатель напряжения для электроустановок до 1000 В Рис. 8 Инструмент с изолирующими рукоятками Однополюсный указательтребует прикосновения только к одной части электроустановки. Электрическая цепь замыкается через тело человека, когда он касается пальцем металлического контакта указателя. Ток, протекающий через человека, не опасен, но достаточен для зажигания неоновой лампы. Однополюсный указатель УНН-1 выполнен в виде авторучки. При применении однополюсных указателей нельзя пользоваться диэлектрическими перчатками, изолирующими подставками, так как в этом случае ток, протекающий по цепи, оказывается недостаточным для того, чтобы загорелась неоновая лампочка. Инструмент с изолирующими рукоятками применяется для слесарно-монтажных работ в электроустановках без снятия напряжения. Рукоятки инструмента изготавливаются из изоляционного материала и имеют длину не менее 10 см; они снабжаются упорами, чтобы избежать соскальзывания руки и касания металлических частей инструмента. Перед началом работы с инструментом надо проверить состояние изолирующих рукояток. При наличии на них трещин или сколов пользоваться инструментом запрещается. Диэлектрические перчатки, галоши, боты и коврикиделают из резины специальных марок, имеющей высокую электрическую прочность.
Рис.9 Изолирующие защитные средства из резины Диэлектрические перчаткивыпускают двух типов (для установок до 1000 В и выше 1000 В) и нескольких размеров. Перед началом работ перчатки проверяют на герметичность (отсутствие проколов и дрожогав). Диэлектрические галоши и ботыиспользуют в качестве дополнительного средства защиты при работе в электроустановках, а также для защиты от напряжения шага. Галоши и боты бывают нескольких размеров. Их надевают на обычную сухую обувь, очищенную от загрязнений. Запрещается постоянное ношение диэлектрических галош во избежание их повреждения. Диэлектрические коврикитолщиной 6 мм и размерами не менее 50X50 ом имеют рифленую поверхность. Диэлектрические коврики расстилаются перед электроустаиовками, находящимися в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. В сырых и пыльных помещениях диэлектрические свойства ковриков резко снижаются, и они не могут обеспечить надежную изоляцию человека от пола. В таких случаях вместо ковриков применяют изолирующие подставки. Они представляют собой настил размером не менее 50x50 см из сухих деревянных планок, которые расположены друг от друга на расстоянии не более 3 см (рис.9). Настил укрепляется на фарфоровых изоляторах, никаких металлических креплений подставка не имеет. Изолирующие подставки имеют механическую и электрическую прочность, превышающую прочность диэлектрических ковриков. Все защитные изолирующие средства хранятся в закрытых помещениях и защищаются от воздействия влаги, пыли и механических повреждений. Перчатки, боты, галоши и коврики, кроме этого, должны быть защищены от воздействия химических веществ солнечных лучей и тепла нагревательных приборов, в противном случае возможно разрушение резины. Поскольку в процессе эксплуатации механические и диэлектрические свойства защитных средств могут ухудшаться, производятся их периодические проверки и испытания. Периодические проверки заключаются во внешнем осмотре защитного средства инженерно-техническим персоналом. При наличии повреждений защитное средство бракуется
Ряс.10. Изолирующая подставка защитное средство бракуется. При периодических испытаниях производят проверку диэлектрических свойств защитных средств, подавая повышенное напряжение. Нормы и сроки периодических испытаний некоторых защитных средств приведены в табл. 4.1. Таблица 1 Нормы и сроки периодических электрических испытаний некоторых изолирующих защитных средств
Примечание. Диэлектрические коврики испытываются протягиванием между цилиндрическими электродами со скоростью 2—3 см/с. Диэлектрические перчатки, боты, галоши и инструмент с изолирующими рукоятками испытывают на специальном стенде, состоящем из повышающего трансформатора, ванны и приборов включения и контроля На годные к эксплуатации защитные средства ставится клеймо с указанием рабочего напряжения, срока годности и названия лаборатории, проводившей испытания. Анализ опасности прикосновения к токоведущим частям в различных условиях
Рис. 11. Двухфазное прикосновение человека электрической сети
Рис. 12 .Однофазное прикосновение к четырехпроводной сети с заземленной нейтралью В трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью (рис. 3.7) при нормальной работе сопротивление заземления нейтрали значительно меньше сопротивления изоляции проводов. Поэтому при расчете напряжения прикосновения и тока, протекающего через тело человека, проводимостями проводов можно пренебречь. Если пренебречь проводимостями фаз относительно земли, ток, проходящий через человека, стоящего на земле и касающегося одной из фаз, Ih=U/(Rh+Ro), гдеU— фазное напряжение;Rh— сопротивление тела человека;Ro— сопротивление заземления. Так как сопротивление заземления R0составляет несколько Ом, а сопротивление человекаRh>1000 Ом, т. е. (Ro<Rh), то, пренебрегая малым сопротивлениемR0, получаемIh=U/Rh, т. е. человек, касаясь одной фазы сети с глухозаземленной нейтралью, попадает под фазное напряжение. В этом случае ток через тело человека в сильной степени зависит от сопротивления грунта (пола), обуви и других сопротивлений в возникшей цепи и не зависит от сопротивления изоляции и емкости сети относительно земли. При аварии в сетях возможно замыкание на землю одной или нескольких фаз. При замыкании на землю одной из фаз в сети с глухозаземленной нейтралью напряжение фаз относительно земли меняется незначительно. Ток замыкания на землю I3=U/(Ro+R3), гдеR3—переходное сопротивление в месте замыкания фазы на землю. В сетях, с изолированной нейтралью ток через тело человека, касающегося одной фазы, а также ток замыкания на землю зависят в сильной степени от сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли. Диэлектрики, из которых изготавливается изоляция токоведущих частей, имеют конечное удельное сопротивление, причем вследствие старения, увлажнения, повышения температуры и других неблагоприятных факторов это сопротивление уменьшается.
Рис. 13. Однофазное прикосновение к трехфазной сети с изолированно нейтралью сопротивление фазы относительно земли равно активному сопротивлению изоляции и ток через тело человека, коснувшегося одной фазы (рис), Ih=3U/(3Rh+R). При сопротивлении изоляции фаз относительно земли, значительно большем сопротивления тела человека (R>Rh), это выражение примет видIh= 3U/R, т. е. чем больше сопротивление изоляции, тем меньший ток протекает через тело человека, причем при больших сопротивлениях изоляции ток через тело человека в малой степени зависит от сопротивления его тела. Следовательно, сопротивление изоляции защищает человека от воздействия электрического тока при его касании одной фазы сети с изолированной нейтралью. При сопротивлениях изоляции фаз относительно земли, равном нескольким десяткам килоом и более, ток, проходящий через тело человека, может оказаться небольшим и допустимым, так что прикосновение к фазе будет безопасным. В разветвленных сетях большей протяженности с большим числом потребителей сопротивление изоляции невелико, а емкость может быть значительной, так что полное сопротивление фазы относительно земли может оказаться по абсолютной величине много меньшим сопротивления цепи, в которую входит тело человека Z<Rh, и выражение (11.3) примет следующий вид:Ih=U/Rh, т. е. человек, касаясь одной фазы, попадает под фазное напряжение, и сопротивление изоляции оказывает незначительное влияние на величину проходящего через него тока. В случае однофазного прикосновения к сети с изолированной нейтралью, где произошло замыкание другой фазы на землю через сопротивление контакта фазы с землей, ток, проходящий через человека: , где Rзм- сопротивление на землю ЛЕКЦИЯ 14 studfiles.net Тема 13. Технические меры, обеспечивающие безопасность работ с электроустановкамиПричины электротравматизма
Для того чтобы предотвратить возникновение дуги между токоведущими частями и работающими устанавливается минимально допустимое расстояние от токоведущих частей Защита от прикосновения к токоведущим частям электроустановок. Виды блокировок Анализ травматизма показывает, что более половины электротравм происходит при прикосновении к токоведущим частям оборудования. Токоведущей частьюэлектроустановки называется та, по которой при рабочем режиме проходит электрический ток. Примерами токоведущих частей могут служить провода, контакты элементов аппаратуры и т.п. Для защиты от прикосновения к токоведущим частям используются ограждения, блокировки, изоляция, токоведущие части располагают на недоступной высоте. Ограждениявыполняются в виде кожухов, шкафов, стоек, колпаков, накладок или ширм. Они могут являться частью конструкции устройства или быть переносными. Ограждения могут быть сплошными и сетчатыми и выполняться таким образом, чтобы их можно было снять и закрыть только с помощью инструментов или специальных приспособлений. Сетчатые ограждения могут иметь двери, закрывающиеся на замок. Блокировкиприменяются при работе с повышенной опасностью; они предотвращают ошибочные действия персонала и закрывают доступ к токоведущим частям, если последние находятся под напряжением. Блокировки применяются в радио- и телевизионных передатчиках, на испытательных стендах, установках для испытания изоляции повышенным напряжением и т.д. По принципу действия они делятся на электрические и механические. Тип блокировки определяется выбором конструкции электроустановки и обеспечением условий безопасности. В некоторых устройствах (например, передатчиках) применяются блокировки обоих видов. Электроблокировкаотключает питание электроустановки, разрывая электрическую цепь с помощью блокконтактов при открывании дверей ограждений, шкафов, снятии кожухов. Блокировки прямого действия, когда блокировочные контакты включаются непосредственно в первичную сеть, в настоящее время не применяются, так как если случайно закроется дверь, человек, находящийся за ограждением, может попасть под напряжение. Блокировочные контакты включаются в цепь управления пускового аппарата, которым может быть магнитный пускатель. При открывании дверей ограждения блокировочные контакты размыкаются, разрывая цепь питания катушки пускателя; пускатель срабатывает и отключает напряжение электроустановки. Достоинство схемы состоит в том, что она срабатывает при любом обрыве цепи магнитного пускателя. При закрывании дверей напряжение на электроустановку может быть подано только при нажатии на кнопку «Пуск». При использовании механической блокировкивключение напряжения возможно только при закрытом замке или защелке, которые механически связаны с выключателем. При открытых дверях включить рубильник высокого напряжения невозможно. Во многих устройствах связи применяются блочные конструкции. В стойку, на задней панели которой находятся штепсельные разъемы, вставляются блоки. При выдвижении блока из стойки происходит размыкание штепсельного разъема и токоведущих частей аппаратуры снимается напряжение. Изоляция служит не только для защиты подводящих проводов, кабелей от механических повреждений, но и для защиты людей от воздействия электрического тока. Оболочка из резины, пластмассы, хлопчатобумажной пряжи надежно защищает токоведущие части от случайного прикосновения. В настоящее время в зависимости от условий эксплуатации применяют рабочую, усиленную и двойную изоляции. Степень защиты при использовании изоляции зависит от ее сопротивления. Чем выше сопротивление изоляции, тем лучше ее защитные свойства. В процессе эксплуатации под действием вибраций, увлажнения, повышенной или пониженной температуры, электрического поля, химически активных веществ изоляция разрушается, ее защитные свойства понижаются или теряются совсем и может произойти пробой изоляции. Контроль сопротивления изоляции Чтобы предотвратить опасность поражения людей электрическим током, необходимо проводить испытания и контроль изоляции. При вводе электросетей в эксплуатацию и после ремонта изоляцию испытывают повышенным напряжением. В процессе эксплуатации измеряют сопротивление изоляции между фазой и землей и каждой парой фаз с помощью мегомметра. Электрическая установка при этом отключается (рис. 1).
Рис. 1. Контроль сопротивления изоляции с помощью мегомметра Измерение проводят на участке цепи между двумя предохранителями или автоматами или между предохранителем и токоприемником. Мегомметр должен быть рассчитан на номинальное напряжение электроустановки. В электрических сетях напряжением до 1000 В сопротивление рабочей изоляции каждого участка цепи должно быть не менее 0,5 МОм. Сопротивление должно контролироваться не реже 1 раза о 3 года. В последнее время на практике нашли применение приборы, осуществляющие постоянный контроль состояния изоляции. В простейшем случае это могут быть три вольтметра, включен-ный между фазами и землей в сети с изолированной нейтралью (рис. 2) . Если изоляция одной из фаз повреждена, то показания вольтметра, включенного в эту Фазу, уменьшаются, а двух других — увеличиваются.
Рис. 2 Контроль сопротивления изоляции методом трех вольтметров В тех случаях, когда токоведущие части оградить или изолировать невозможно или нецелесообразно (например, провода воз. душных линий электропередач и линий связи), токоведущие части располагают на недоступной высоте. Провода электрических линий напряжением до 1000 В вне помещений подвешивают на вы соте не менее 6 м. В производственных помещениях неогражденные токоведущие части (троллейные, контактные провода) располагают на высоте не менее 3,5 м от пола. Для того чтобы предупредить людей о грозящей опасности поражения электрическим током в местах, где производят работу или возможно нахождение людей, вывешиваются предупредительные плакаты — Предостерегающие: «Высокое напряжение! Опасно для жизни», «Стой! Высокое напряжение»; запрещающие: «Не включать — работают люди»; разрешающие: «Работать здесь»; напоминающие: «Заземлено» и знаки безопасности 1.5, 2.5, 3.2 на рис. 1.1. Защитное заземление принцип действия Защитным заземлениемназывается преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление необходимо выполнять при номинальном напряжении более 380 В переменного тока и 440 В постоянного тока во всех случаях; при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного тока и от 110 до 440 В постоянного тока при выполнении работ в условиях с повышенной опасностью и особо опасных. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса машин, приборов, аппаратов, электроинструментов, каркасы щитков, пультов и шкафов, металлические корпуса кабелей я кабельных муфт, стальные трубы электропроводок. Целью защитного заземленияявляется понижение напряжения между корпусом и землей до безопасного значения, т. е. уменьшение напряжения прикосновения и, следовательно, тока, протекающего через тело человека. Защитное заземление необходимо выполнять при номинальном напряжении более 380 В переменного тока и 440 В постоянного тока во всех случаях; при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного тока и от 11О до 440 В постоянного тока при выполнении работ в условиях с повышенной опасностью и особо опасных. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса машин, приборов, аппаратов, электроинструментов, каркасы щитков, пультов и шкафов, металлические корпуса кабелей я кабельных муфт, стальные трубы электропроводок. При замыкании фазы на корпус в отсутствие защитного заземления через человека, стоящего на земле, могут протекать токи опасные для жизни. Если, корпус заземлен, большая часть тока замыкается через заземляющее устройство так как его сопротивление мало по сравнению с сопротивлением тела человека. Электрический потенциал земли повышается, понижается разность потенциалов между корпусом и землей и уменьшаются, следовательно, напряжение прикосновения и ток, протекающий через тело человека. Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников (рис.3). Рис. 3. Схема устройства защитного заземления: I— электроустановки; 2 — заземляющие проводники; 3 — магистраль заземления; 4 — заземлители Рис. 4.7. Схема измерения сопротивления заземления с помощью амперметра И Вольтметра Заземлитель представляет собой проводник или несколько проводников, соединенных между собой и имеющих непосредственный контакт с землей. Заземлители могут быть естественными и искусственными. В качестве естественных заземлителей могут быть использованы токопроводящие части зданий, сооружений, заглубленные в землю, водо- и другие трубопроводы, свинцовые оболочки кабелей. Запрещается использовать в Качестве естественных заземлителей трубопроводы для газа и других взрывоопасных веществ. В качестве искусственных заземлителей применяют уголки, трубы из стали, меди или оцинкованного металла, которые заглубляются в траншею ниже уровня промерзания грунта. Заземлители соединяются между собой с помощью сварки. Заземляемые элементы электроустановок подсоединяются к заземлителям с помощью заземляющих проводников. Если заземляющий проводник имеет два или более ответвлений, то образующаяся система называется магистралью заземления. В качестве заземляющих проводников применяют изолированные и неизолироВанные провода, угловую и полосовую сталь, трубы. Заземляющие проводники соединяются между собой, а также с заземлителями сваркой, а с электроустановкой — сваркой или с помощью болтов. Каждый заземляющий объект подсоединяется к магистрали заземления отдельным ответвителем, последовательное соединение не допускается, так как обрыв одного из проводников приводит к отключению от заземляющего устройства остальных приемников. Качество защитного заземления оценивают по его сопротивлению. Согласно ГОСТ 12.1.030.81 сопротивление заземляющего устройства не должно превышать, Ом, для сетей с заземленной нейтралью напряжением, В: 660/380 2 380/220...... .4 220/127 ........ 8 Для сетей с большими токами замыкания на землю (более 500 А) сопротивление заземления не должно превышать 0,5 Ом. Для некоторых устройств и аппаратуры связи сопротивление защитного заземления может быть увеличено до 10 Ом и более. Для определения технического состояния заземляющего устройства периодически проводится его проверка. Она включает в себя внешний осмотр видимой части, контроль надежности соединения заземляющих проводников, выборочное вскрытие грунта, измерение сопротивления петли «фаза—нуль», измерение сопротивления заземляющего устройства. Измерение сопротивления заземляющего устройства на телефонно-телеграфных станциях проводят 2 раза в год -- летом (в период наибольшего просыхания грунта) и зимой (в период наибольшего промерзания грунта). На радиорелейных станциях, станциях радиотрансляционных узлов проверка ежегодная — в летнее время, а на воздушных и кабельных линиях связи -- перед началом грозового периода (апрель—май). Каждое заземляющее устройство должно иметь паспорт, в котором приводятся схема заземления, технические характеристики результаты проверок. По своему устройству защитное заземление может быть выноснымиконтурным. Заземлители выносного защитного заземления уходятся за пределами расположения заземляемых объектов.Выносное заземлениеиспользуется в том случае, когда нельзя разместить заземлители на территории, где находятся защищаемые объекты, или когда сопротивление грунта, где находятся электроприемники, слишком велико или заземляемые объекты рассредоточены на территории. Такой тип заземляющего устройства применяется обычно для электроустановок до 1000 В с малыми токами замыкания на землю. В последнее время применяют и контурное заземление, при котором заземлители располагаются по контуру и внутри площадки с заземляемыми объектами, что приводит к выравниванию потенциала площадки и уменьшению напряжения прикосновения и шага. напряжение прикосновения будет наибольшим, если человек сходится между двумя заземлителями, и наименьшим, если человек находится над заземлителем. Напряжение шага уменьшается по мере удаления от заземлителя и резко возрастает на краю контурного заземления, где наблюдается резкий спад потенциала. зануление, принцип действия Занулениеприменяется в четырехпроводных трехфазных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью в качестве защитного средства.Занулениемназывается преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель зануления— превратить пробой на корпус в однофазное короткое замыкание, вызвать срабатывание защитами отключение электроустановки от Питающей сети в минимально короткий срок. Bкачестве средств защиты применяются плавкие предохранители или автоматические выключатели. При появлении больших токов (токов короткого замыкания) плавкие предохранители перегорают или размыкаются электромагнитные расцепители в автоматах, цепь разъединяется и электроустановка отключается от сети. Кроме того, до отключения сети при замыкании на корпус схема зануления действует как защитное заземление, так как корпус оказывается заземленным через нулевой проводник и сопротивление заземления нейтрали Rо Напряжение на корпусе относительно земли понижается. Схема зануления приведена на рис. 4.
Рис. 4 Схема зануления Нулевой защитный проводник должен создать надежную цепь, до нейтрали источника тока. Поэтому не допускается ставить vцепь нулевого защитного проводника предохранители, выключатели; все соединения выполняют сваркой. При устройстве зануления обязательным условием является заземление нейтрали источника. Это делается для того, чтобы понизить напряжение на нулевом проводе, следовательно, на корпусе электроустановки при случайном замыкании фазы на землю. При случайном замыкании на землю и отсутствии заземления нейтрали корпус и нулевой провод оказываются под фазным напряжением и прикосновение к ним опасно для жизни. Нулевой защитный проводник должен обязательно заземляться повторно через определенное расстояние, для воздушных линий», например, через каждые 250 м. Повторное заземление нулевого проводника необходимо выполнять для того, чтобы уменьшить опасность воздействия электрического тока при обрыве нулевого проводника и замыкании фазы на корпус. При повторном заземлении нулевого проводника корпуса электроустановок, расположенных как до места обрыва, так и после его, будут находиться под напряжением, но это напряжение будет меньше фазного. В частном случае, когда сопротивления нейтрали н повторного заземления равны, напряжения всех корпусов будут При приемке в эксплуатацию, а также периодически система зануления должна проверяться. Проверка заключается во внешнем осмотре целостности цепи, измерении сопротивлений заземления нейтрали и повторного заземления нулевого проводника, проверке наличия электрической связи между нулевым проводником и корпусами зануленного электрооборудования, измерении полного сопротивления петли «фаза—нуль». Петля «фаза—нуль» включает в себя корпус электроприемника, участок нулевого провода от электроустановки до нулевой точки трансформатора, участок фазного провода и предохранитель. Для измерения сопротивления петли можно использовать любой измеритель малых сопротивлений. Сопротивление петли должно быть таким, чтобы ток короткого замыкания был достаточным для отключения электроустановки от сети. Измерение сопротивления петли «фаза—нуль» производят 1 раз в 5 лет и каждый раз после капитального ремонта или реконструкции сети. Защитное отключение Защитное отключение— это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность появляется в случае, если корпуса электроустановок оказываются под -напряжением, при замы-каши фазы на землю или при снижении сопротивления изоляции проводов. Для того чтобы быстро отключить участок цепи при возникновении опасности поражения электрическим током, применяют устройства защитного отключения (УЗО). УЗО применяются как самостоятельное средство защиты взамен защитного заземления или зануления или в дополнение к ним. Чаще все их используют в электроустановках до 1000 В: для передвижных электроустановок, электроинструментов, для стационарных электроустановок, в которых заземление или зануление применить невозможно. Схема УЗО, реагирующего на напряжение на корпусе приведена на рис.5. Датчиком в схеме служит реле напряжения РН, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем. При пробое одной из фаз на корпус он оказывается под напряжением. Если напряжение на корпусе превысит предельно допустимое напряжение, срабатывает реле РН, замыкается цепь отключающей катушки ОК автоматического выключателя АВ. Электроустановка отключается от сети. До момента срабатывания автоматического выключателя в качестве меры защиты действует схема защитного заземления. Такой тип УЗО применяют на сетях, где защитное заземление или зануления малоэффективны. Достоинством схемы является простота, а недостатком - отсутствие самоконтроля и селективности, а также применение вспомогательного заземления.
Рис. 5 Схема УЗО, реагирующего на напряжение на корпусе Средства защиты человека от поражения Эл. током Изолирующие защитные средства изолируют человека от находящихся под напряжением частей электроустановок, а также от земли. Все изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные. Применяя основные изолирующие средства, человек может касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Поэтому изоляция этих средств защиты должна надежно выдерживать рабочее напряжение электроустановки. Дополнительные защитныесредства используются в сочетании с основными, а также служат мерой защиты от напряжения шага, В установках напряжением до и выше 1000 В применяются различные защитные средства. К основным изолирующимсредствам в электроустановках выше 1000 В относятся: изолирующие штанги; изолирующие и токоизмерительные клещи; указатели напряжения; изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ (изолирующие лестницы, площадки, габаритники и т. п.). К дополнительным средствам защитыотносятся: диэлектрические перчатки; диэлектрические боты; диэлектрические резиновые коврики; изолирующие подставки. К основным изолирующим средствам в электроустановках до 1000 Вотносятся: диэлектрические перчатки; инструмент с изолирующими рукоятками; указатели напряжения. К дополнительным средствамотносятся: диэлектрические галоши; диэлектрические резиновые коврики; изолирующие подставки. Изолирующие штангиприменяются для включения и отключения ножей разъединителей, для наложения временных заземлений, проверки отсутствия или наличия напряжения и т. п. Штанги имеют три части — рабочую (7), изолирующую (2) и рукоятку (4), отделенные ограничительным кольцом (3) (рис.6,а). Изолирующие клещиприменяются для смены трубчатых предохранителей, для установки резиновых накладок на ножи разъединителей без снятия напряжения. Конструкции клещей различны. Они могут выполняться полностью из диэлектрика (рис.6,6) или иметь диэлектрическую изолирующую часть и рукоятку Изолирующие клещи применяют в закрытых помещениях, но допускается их применение в сухую погоду и в открытых электроустановках. Указатели напряженияприменяются для проверки отсутствия или наличия напряжения без измерения его значения. Различают указатели напряжения для электроустановок до 1000 В и выше 1000 В. В установках до 1000 В применяются двухполюсные и однополюсные указатели напряжения (рис.7). В указатели вмонтированы неоновые лампочки, которые загораются при протекании через них тока, сигнализируя таким образом о наличии напряжения в сети. Двухполюсные указателиприменяются в установках как переменного, так и постоянного тока. При использовании двухполюсных указателей необходимо касаться двух частей электроустановки, между которыми определяется наличие напряжения.
Рис.7 Указатель напряжения для электроустановок до 1000 В Рис. 8 Инструмент с изолирующими рукоятками Однополюсный указательтребует прикосновения только к одной части электроустановки. Электрическая цепь замыкается через тело человека, когда он касается пальцем металлического контакта указателя. Ток, протекающий через человека, не опасен, но достаточен для зажигания неоновой лампы. Однополюсный указатель УНН-1 выполнен в виде авторучки. При применении однополюсных указателей нельзя пользоваться диэлектрическими перчатками, изолирующими подставками, так как в этом случае ток, протекающий по цепи, оказывается недостаточным для того, чтобы загорелась неоновая лампочка. Инструмент с изолирующими рукоятками применяется для слесарно-монтажных работ в электроустановках без снятия напряжения. Рукоятки инструмента изготавливаются из изоляционного материала и имеют длину не менее 10 см; они снабжаются упорами, чтобы избежать соскальзывания руки и касания металлических частей инструмента. Перед началом работы с инструментом надо проверить состояние изолирующих рукояток. При наличии на них трещин или сколов пользоваться инструментом запрещается. Диэлектрические перчатки, галоши, боты и коврикиделают из резины специальных марок, имеющей высокую электрическую прочность.
Рис.9 Изолирующие защитные средства из резины Диэлектрические перчаткивыпускают двух типов (для установок до 1000 В и выше 1000 В) и нескольких размеров. Перед началом работ перчатки проверяют на герметичность (отсутствие проколов и дрожогав). Диэлектрические галоши и ботыиспользуют в качестве дополнительного средства защиты при работе в электроустановках, а также для защиты от напряжения шага. Галоши и боты бывают нескольких размеров. Их надевают на обычную сухую обувь, очищенную от загрязнений. Запрещается постоянное ношение диэлектрических галош во избежание их повреждения. Диэлектрические коврикитолщиной 6 мм и размерами не менее 50X50 ом имеют рифленую поверхность. Диэлектрические коврики расстилаются перед электроустаиовками, находящимися в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. В сырых и пыльных помещениях диэлектрические свойства ковриков резко снижаются, и они не могут обеспечить надежную изоляцию человека от пола. В таких случаях вместо ковриков применяют изолирующие подставки. Они представляют собой настил размером не менее 50x50 см из сухих деревянных планок, которые расположены друг от друга на расстоянии не более 3 см (рис.9). Настил укрепляется на фарфоровых изоляторах, никаких металлических креплений подставка не имеет. Изолирующие подставки имеют механическую и электрическую прочность, превышающую прочность диэлектрических ковриков. Все защитные изолирующие средства хранятся в закрытых помещениях и защищаются от воздействия влаги, пыли и механических повреждений. Перчатки, боты, галоши и коврики, кроме этого, должны быть защищены от воздействия химических веществ солнечных лучей и тепла нагревательных приборов, в противном случае возможно разрушение резины. Поскольку в процессе эксплуатации механические и диэлектрические свойства защитных средств могут ухудшаться, производятся их периодические проверки и испытания. Периодические проверки заключаются во внешнем осмотре защитного средства инженерно-техническим персоналом. При наличии повреждений защитное средство бракуется
Ряс.10. Изолирующая подставка защитное средство бракуется. При периодических испытаниях производят проверку диэлектрических свойств защитных средств, подавая повышенное напряжение. Нормы и сроки периодических испытаний некоторых защитных средств приведены в табл. 4.1. Таблица 1 Нормы и сроки периодических электрических испытаний некоторых изолирующих защитных средств
Примечание. Диэлектрические коврики испытываются протягиванием между цилиндрическими электродами со скоростью 2—3 см/с. Диэлектрические перчатки, боты, галоши и инструмент с изолирующими рукоятками испытывают на специальном стенде, состоящем из повышающего трансформатора, ванны и приборов включения и контроля На годные к эксплуатации защитные средства ставится клеймо с указанием рабочего напряжения, срока годности и названия лаборатории, проводившей испытания. Анализ опасности прикосновения к токоведущим частям в различных условиях
Рис. 11. Двухфазное прикосновение человека электрической сети
Рис. 12 .Однофазное прикосновение к четырехпроводной сети с заземленной нейтралью В трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью (рис. 3.7) при нормальной работе сопротивление заземления нейтрали значительно меньше сопротивления изоляции проводов. Поэтому при расчете напряжения прикосновения и тока, протекающего через тело человека, проводимостями проводов можно пренебречь. Если пренебречь проводимостями фаз относительно земли, ток, проходящий через человека, стоящего на земле и касающегося одной из фаз, Ih=U/(Rh+Ro), гдеU— фазное напряжение;Rh— сопротивление тела человека;Ro— сопротивление заземления. Так как сопротивление заземления R0составляет несколько Ом, а сопротивление человекаRh>1000 Ом, т. е. (Ro<Rh), то, пренебрегая малым сопротивлениемR0, получаемIh=U/Rh, т. е. человек, касаясь одной фазы сети с глухозаземленной нейтралью, попадает под фазное напряжение. В этом случае ток через тело человека в сильной степени зависит от сопротивления грунта (пола), обуви и других сопротивлений в возникшей цепи и не зависит от сопротивления изоляции и емкости сети относительно земли. При аварии в сетях возможно замыкание на землю одной или нескольких фаз. При замыкании на землю одной из фаз в сети с глухозаземленной нейтралью напряжение фаз относительно земли меняется незначительно. Ток замыкания на землю I3=U/(Ro+R3), гдеR3—переходное сопротивление в месте замыкания фазы на землю. В сетях, с изолированной нейтралью ток через тело человека, касающегося одной фазы, а также ток замыкания на землю зависят в сильной степени от сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли. Диэлектрики, из которых изготавливается изоляция токоведущих частей, имеют конечное удельное сопротивление, причем вследствие старения, увлажнения, повышения температуры и других неблагоприятных факторов это сопротивление уменьшается.
Рис. 13. Однофазное прикосновение к трехфазной сети с изолированно нейтралью сопротивление фазы относительно земли равно активному сопротивлению изоляции и ток через тело человека, коснувшегося одной фазы (рис), Ih=3U/(3Rh+R). При сопротивлении изоляции фаз относительно земли, значительно большем сопротивления тела человека (R>Rh), это выражение примет видIh= 3U/R, т. е. чем больше сопротивление изоляции, тем меньший ток протекает через тело человека, причем при больших сопротивлениях изоляции ток через тело человека в малой степени зависит от сопротивления его тела. Следовательно, сопротивление изоляции защищает человека от воздействия электрического тока при его касании одной фазы сети с изолированной нейтралью. При сопротивлениях изоляции фаз относительно земли, равном нескольким десяткам килоом и более, ток, проходящий через тело человека, может оказаться небольшим и допустимым, так что прикосновение к фазе будет безопасным. В разветвленных сетях большей протяженности с большим числом потребителей сопротивление изоляции невелико, а емкость может быть значительной, так что полное сопротивление фазы относительно земли может оказаться по абсолютной величине много меньшим сопротивления цепи, в которую входит тело человека Z<Rh, и выражение (11.3) примет следующий вид:Ih=U/Rh, т. е. человек, касаясь одной фазы, попадает под фазное напряжение, и сопротивление изоляции оказывает незначительное влияние на величину проходящего через него тока. В случае однофазного прикосновения к сети с изолированной нейтралью, где произошло замыкание другой фазы на землю через сопротивление контакта фазы с землей, ток, проходящий через человека: , гдеRзм- сопротивление на землю ЛЕКЦИЯ 14 studfiles.net Вопросы безопасности, связанные с нейтралями электроустановок - 18 Ноября 2010Нейтралью называют общую точку обмоток многофазных генераторов, трансформаторов, а также провод, соединенный с этой точкой. Заземленная нейтральная точка (или провод) называется нулевой. Конструктивное исполнение заземления нейтралей или изолирования их от земли оказывает большое влияние на безопасность эксплуатации электроустановок.Электроустановки трехфазного переменного тока напряжением до и выше 1 000 В работают как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. В сети с изолированной нейтралью (рис. 1) нейтрали генераторов и трансформаторов изолированы от земли или связаны с заземляющим устройством через аппараты, имеющие большое сопротивление (например, трансформаторы напряжения), либо через реакторы и катушки, компенсирующие емкостный ток сети.При нарушении изоляции одной фазы в какой-либо точке сети с изолированной нейтралью возникает однофазное замыкание на землю. Напряжение этой фазы относительно земли становится равным нулю, напряжение двух других фаз относительно земли — равным междуфазному напряжению, а зарядные токи этих двух фаз увеличиваются в 3 раза по сравнению с зарядным током одной фазы в нормальном режиме работы.
Электроустановки напряжением до 1000 В питаются в основном от сетей двух типов: трехпроводных с нейтралью, полностью изолированной от земли или соединенной с ней через сопротивление; четырехпроводных с глухозаземленной нейтралью. В сетях второго типа четвертый провод соединен с заземленной нейтралью и является рабочим проводом, с его помощью потребителей (осветительную нагрузку) включают на фазное напряжение (рис. 3). no-soft.narod.ru | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Рис. 1 Сеть с изолированной нейтралью:а — нейтраль полностью изолирована; б — в нейтраль включена катушка, компенсирующая емкостный ток сети; в — в нейтраль включена обмотка трансформатора напряжения; 1 — нейтраль; 2 —- компенсирующая катушка; 3 — трансформатор напряженияИз-за малой величины ток замыкания практически не влияет на систему междуфазных напряжений и режим работы приемников электроэнергии. Поэтому при замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью допускается не отключать линию питания в течение 2 ч, необходимых для обнаружения места повреждения и устранения замыкания.Для исключения перехода однофазного замыкания в междуфазное определяют допускаемый ток /доп, который, протекая в течение 1...2 ч, не вызывает перехода в междуфазное короткое замыкание. Значение /дол находится в пределах от 5 до 30 А. Нижний предел принят для генераторов, верхний — для кабелей напряжением 6 кВ. Для воздушных линий напряжением 35 кВ /доп = = 10 А, для кабелей напряжением 10 кВ — /доп = 20 А.В России с изолированной нейтралью работают следующие сети: трехфазные сети напряжением 3...35 кВ; трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1 000 В; двухпроводные сети постоянного тока напряжением до 1000 В; все сети напряжением до 1000 В, для которых требуются защитные меры, не связанные с защитным заземлением (например, двойная изоляция) по условиям охраны труда.
Рис. 2. Сеть с заземленной нейтралью:а — глухое заземление нейтрали; б — глухое заземление нейтрали через трансформатор тока; в — трехфазная четырехпроводная сеть с заземленным нулевым проводом; 1 — нейтраль; 2— заземление; 3— трансформатор тока; 4— нулевой проводВ сети с заземленной нейтралью (рис. 2) нейтрали генераторов и трансформаторов присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малое сопротивление (например, трансформатор тока). Заземление нейтрали является рабочим, оно обеспечивает работу электроустановки в нормальных и аварийных условиях.Если ток замыкания на землю превышает допустимый для элементов данной сети, то для снижения основной емкостной составляющей тока в месте повреждения нейтраль соединяют через настроенные индуктивности (дугогасящие катушки), благодаря чему ток в месте замыкания может оказаться равным нулю. Дугогасящие катушки, существенно уменьшая ток замыкания на землю, исключают возможность возникновения устойчивой дуги и уменьшают вероятность перехода замыкания фазы на землю в междуфазное короткое замыкание. Такие сети называют сетями с резонансно-заземленной нейтралью.В сетях с глухозаземленной нейтралью большие токи однофазного короткого замыкания являются причиной усложнения и удорожания заземляющих устройств, но при этом изоляция фазных проводов может быть рассчитана на фазное напряжение (а не на междуфазное, как в предыдущих двух случаях), что особенно существенно при напряжениях 110 кВ и выше.Для повышения надежности питания потребителей при частых отключениях из-за замыканий на землю эффективно применять автоматическое повторное включение.Для ограничения тока короткого замыкания до значений, не превышающих ток трехфазного короткого замыкания, в системах электроснабжения применяют заземление нейтралей не всех работающих трансформаторов, а только их части. Число заземленных нейтралей регулируется диспетчером системы электроснабжения.Для возможности разземления нейтралей применяют однополюсные заземлители ЗОН, параллельно с которыми устанавливаются разрядники. Разрядник защищает изоляцию нулевых выводов обмоток на случай работы с разземленной нейтралью. Этот разрядник выбирают по классу изоляции на одну ступень ниже линейной изоляции.В России глухое заземление нейтрали применяют: в сетях напряжением 110 кВ и выше; четырехпроводных сетях на 380/220 В; трехпроводных сетях постоянного тока.В электроустановках напряжением свыше 1000 В прикосновение к фазе весьма опасно при любом режиме нейтрали. В электрических сетях напряжением 3...35 кВ нейтрали источников питания, как правило, изолированы или связаны с заземляющим устройством через аппараты, имеющие большое индуктивное сопротивление (например, реакторы). Электрические сети напряжением 110 кВ и выше работают с глухим заземлением нейтралей трансформаторов.
Рис. 3. Включение лампы на фазное напряжение в трехфазной четырехпроводной сети:1 — патрон; 2 — нарезка патрона, подключаемая к нулевому проводу; 3 — выключатель, устанавливаемый только в фазный провод; 4 — пяточка лампы, подключаемая к фазному проводу
