Технические меры защиты от поражения током. Технические меры защиты от поражения электрическим током: безопасность превыше всего. Твёрдая и воздушная изоляция

Согласно российской статистики, количество смертельных поражений в результате воздействия электрического тока составляют примерно 2,7% от общего количества всех смертельных случаев. Чаще всего причиной травматизма становятся электроустановки, работающие под напряжением до 1000 вольт. Это обусловлено их широким применением и контактами с ними большого количества людей, не имеющих специальной подготовки в области электротехники.

Опасное состояние электрооборудования невозможно определить без специальных приборов. Поэтому при работе с ним огромное значение приобретают средства защиты от поражения электрическим током.

Воздействие тока на человеческий организм

Для того чтобы правильно использовать защитные средства, необходимо знать, какое влияние оказывает электрический ток на человека. Прежде всего, человеческий организм подвергается термическому, биологическому и химическому воздействию. Довольно часто оно сопровождается вторичными травмами. Все это приводит не только к местным повреждениям тканей, но и к общему нарушению функций организма.

В результате биологического воздействия страдают жизненно важные органы, такие как сердечно-сосудистая и центральная нервная система. В основе их нормального функционирования лежат электрические процессы, поэтому внешнее действие электрического тока приводит к разрушению и физиологической несовместимости с ним.

Высокочастотные токи могут оказывать термическое воздействие. Источниками могут стать металлические предметы и резисторы, нагретые током, оголенные токоведущие части, электрическая дуга и другие факторы. Под действием тока организм человека подвергается химическому воздействию. В его состав входят полярные и неполярные молекулы, анионы и катионы. Все они совершают хаотические непрерывные тепловые движения, обеспечивающие жизнедеятельность всех органов и систем. Под хаотическое движение заменяется строго ориентированным перемещением ионов и молекул, что приводит к нарушению нормальной работе организма.

Как избежать поражения электротоком

Мероприятия по обеспечению электробезопасности определены в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). В первую очередь блокируются и ограждаются токоведущие части, ограничивается свободный доступ к ним. Данные средства очень эффективны при случайном попадании в опасную зону или, когда человек соприкоснулся с токоведущими частями оборудования.

В помещениях, где находятся , выделяются опасные зоны путем установки ограждений, высотой не менее 1,7 м. Ограждение открытых площадок должно иметь высоту 2 метра и более. Система блокировки предусматривает определенные действия по отключению или снятию напряжения с токоведущих частей. В результате, человек просто не сможет попасть в опасную зону. Обычно электроустановки блокируются во время открытия дверей, снятия ограждений и других работ, в процессе которых возникает свободный доступ к опасным местам.

Одной из действенных мер является использование малого напряжения, до 42 ватт. Оно применяется в переносном и местном освещении, в ручном инструменте и других местах. Кроме того, обеспечивается местное стационарное освещение в помещениях с повышенной и высокой степенью опасности. Замкнутые металлические емкости освещаются светильниками, напряжением, не превышающим 12 вольт.

Довольно часто используется метод электрического разделения сетей на отдельные участки. С этой целью применяются разделительные трансформаторы, разделяющие сети с нейтралью и сети, подающие питание к приемнику. Сети питания и приемника связаны между собой с помощью магнитных полей. При этом сам приемник и участок его сети не связаны с землей. Трансформатор обеспечивает питание лишь одного приемника, при силе тока, не превышающей 15 ампер.

Корпуса приборов и установок оборудуются защитным заземлением. В этом случае их нетоковедущие металлические части соединяются с землей с помощью специальных конструкций. Данные системы устраняют опасность поражения током, если человек неосторожно прикоснулся к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Если возникла опасность поражения электрическим током, применяется защитное отключение сети в период времени, не превышающий 0,2 секунды. Для этих целей используются специальные устройства защитного отключения. Они оборудуются чувствительным элементом, реагирующим на изменяющиеся параметры подконтрольного напряжения. В результате, происходит отключение необходимого участка цепи. Срабатывание УЗО происходит в случае непосредственного касания человеком токоведущих частей.

Специальные защитные средства

Помимо общих мероприятий, существуют конкретные средства, защищающие от поражения электрическим током. По своему назначению все средства могут быть изолирующими, ограждающими и вспомогательными. Основной функцией изолирующих средств является изоляция людей от токоведущих частей установок, находящихся под напряжением. Кроме того, обеспечивается изоляция от земли при одновременном соприкосновении с токоведущими и заземляющими частями.

Основные изолирующие средства защиты, применяемые в установках до 1000 вольт, состоят из диэлектрических перчаток, клещей для измерения тока и замены предохранителей, слесарно-монтажного инструмента, оборудованного изолирующими рукоятками, указателей напряжения.

Для электроустановок с напряжением более 1000 вольт в качестве основных защитных средств используются измерительные и изолирующие штанги, указатели напряжения и токоизмерительные клещи. Кроме того, применяются различные виды съемных изолирующих лестниц и вышек. Дополнительные изолирующие средства представлены ботами, галошами, специальными подставками с фарфоровыми изоляторами.

Основным назначением ограждающих защитных устройств является временное ограждение токоведущих частей, которые находятся под напряжением. Чаще всего практикуется использование барьеров, щитов, ограждений в виде клеток. Применение временных полностью исключает возникновение напряжения на отключенном оборудовании.

Назначение вспомогательных средств состоит в защите работающего персонала от случайных падений с высоты, повреждений глаз и других жизненно важных органов. С этой целью применяются страхующие канаты, когти, предохранительные пояса, рукавицы, защитные очки, специальные костюмы и прочее.

При составлении проекта вопросы безопасности обязательно согласовываются со всеми надзорными органами, в строгом соответствии с ПУЭ. Однако в процессе эксплуатации соблюдение мер электробезопасности зависит от конкретных людей - организаторов и исполнителей работ. Поэтому средства защиты от поражения электрическим током приобретают огромное значение в деле обеспечения безопасных условий труда.

Безопасность при работе с электроустановками обеспечивается применением различных технических и организационных мер. Они регламентированы действующими правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Технические средства защиты от поражения электрическим током делятся на коллективные и индивидуальные, на средства, предупреждающие прикосновение людей к элементам сети, находящимся под напряжением, и средства, которые обеспечивают безопасность, если прикосновение все-таки произошло.

Основные способы и средства электрозащиты:

Изоляция токопроводящих частей и ее непрерывный контроль;

Установка оградительных устройств;

Предупредительная сигнализация и блокировки;

Использование знаков безопасности и предупреждающих плакатов;

Использование малых напряжений;

Электрическое разделение сетей;

Защитное заземление;

Выравнивание потенциалов;

Зануление;

Защитное отключение;

Средства индивидуальной электрозащиты.

Изоляция токопроводящих частей - одна из основных мер электробезопасности. Согласно ПУЭ сопротивление изоляции токопроводящих частей электрических установок относительно земли должно быть не менее 0,5-10 МОм 1 . Различают рабочую, двойную и усиленную рабочую изоляцию.

Рабочей называется изоляция, обеспечивающая нормальную работу электрической установки и защиту персонала от поражения электрическим током. Двойная изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной, используется в тех случаях, когда требуется обеспечить повышенную электробезопасность оборудования (например, ручного электроинструмента бытовых электрических приборов и т.д.). Сопротивление двойной изоляции должно быть не менее 5 МОм, что в 10 раз пре вышает сопротивление обычной рабочей. В ряде случаев рабочую изоляцию выполняют настолько надежно, что ее электросопротивление составляет не менее 5 МОм и потому она обеспечивает такую же защиту от поражения током, как и двойная. Такую изоляцию называют усиленной рабочей изоляцией.

Существуют основные и дополнительные изолирующие средства. Основными называют такие электрозащитные средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение. Дополнительные электрозащитные средства усиливают изоляцию человека от токопроводящих частей и земли. В табл. 20.2 приведены основные сведения об изолирующих электрозащитных средствах.

Неизолированные токопроводящие части электроустановок, работающих под любым напряжением, должны быть надежно ограждены или расположены на недоступной высоте, чтобы исключить случайное прикосновение к ним человека. Конструктивно ограждения изготавливают из сплошных металлических листов или металлических сеток.

Для предупреждения об опасности поражения электрическим током используют различные звуковые, световые и цветовые сигнализаторы, устанавливаемые в зонах видимости и слышимости персонала. Кроме того, в конструкциях электроустановок предусмотрены блокировки - автоматические устройства, с помощью которых преграждается путь в опасную зону или предотвращаются неправильные, опасные для человека действия. Блокировки могут быть механические (стопоры, защелки, фигурные вырезы), электрические или электромагнитные. Для информации персонала об опасности служат предупредительные плакаты, которые в соответствии с назначением делятся на предостерегающие, запрещающие, разрешающие и напоминающие. Части оборудования, представляющие опасность для людей, окрашивают в сигнальные цвета и на них наносят знак безопасности (в соответствии с ГОСТом 12.4.026-76 «Цвета сигнальные и знаки безопасности»). Красным цветом окрашивают кнопки и рычаги аварийного отключения электроустановок.

Таблица 2. Классификация изолирующих электрозащитных средств

Для уменьшения опасности поражения током людей, работающих с переносным электроинструментом и осветительными лампами, используют малое напряжение, не превышающее 42 В. В ряде случаев, например, при работе в металлическом резервуаре, для питания ручных переносных ламп используют напряжение 12 В.

Для повышения безопасности проводят электрическое разделение сетей на отдельные короткие электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющих трансформаторов. Такие разделенные сети обладают малой емкостью и высоким сопротивлением изоляции. Раздельное питание используют при работе с переносными электрическими приборами, на строительных площадках, при ремонтах на электростанциях и др.

При замыканиях тока на конструктивные части электрооборудования (замыкание на корпус) на них появляются напряжения, достаточные для поражения людей или возникновения пожара. Осуществить защиту от поражения электрическим током и возгорания в этом случае можно тремя путями: защитным заземлением, занулением и защитным отключением.

Защитное заземление - это преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые в обычном состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при случайном соединении их с токоведущими частями.

Если произошло замыкание и корпус электроустановки оказался под напряжением, то прикоснувшийся к нему человек попадает под напряжение прикосновения (У пр ), которое определяется выражением:

(9)

где V 3 - полное напряжение на корпусе электроустановки, В;

Vх - потенциал поверхности земли или пола, В.

Таким образом, напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно может коснуться человек.

Рассмотрим схему действия защитного заземления на примере трехфазной сети с изолированной нейтралью (рис. 3).

Если человек прикоснется к заземленной электроустановке, находящейся под напряжением, то он попадет под напряжение прикосновения, определяемое по Формуле:

где а пр - коэффициент напряжения прикосновения или просто коэффициент прикосновения (а пр < 1 и зависит от вида заземлителя);

Iз - ток замыкания, А;

Rз - сопротивление защитного заземления, Ом.

Ток, проходящий через тело человека, попавшего под напряжение прикосновения (I А чел, А), составит:

где Rс - сопротивление растеканию тока в земле, зависящее от удельного сопротивления земли и сопротивления подошвы обуви человека, Ом.

Если человек находится в условиях высокой влажности (Rс -> 0), предыдущую формулу можно упростить:

Рассчитаем I А чел для случая, если Iз= 4 А, Rз = 4 Ом и апр = 0,4 (контурный заземлитель):

Этот ток безопасен для человека, так как не превышает значения неотпускающего тока (10 мА).

Таким образом, принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения (и напряжения шага), вызванных замыканием на корпус.

Защитному заземлению (занулению) подвергают металлические части электроустановок и оборудования, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, например, корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, каркасы распределительных щитов, металлические трубы и оболочки электропроводок, а также металлические корпуса переносных электроприемников.

Обязательно заземляют электроустановки, работающие под напряжением 380 В и выше переменного тока и питающиеся от источника постоянного тока с напряжением 440 В и выше. Кроме того, в помещениях повышенной и особой опасности заземляют установки с напряжением от 42 до 380 В переменного тока и от 110 до 440 В постоянного тока.

Заземляющее устройство - это совокупность заземлителей - металлических проводников, соприкасающихся с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. В зависимости от взаимного расположения заземлителей и заземляемого оборудования различают выносные и контурные заземляющие устройства. Первые из них характеризуются тем, что заземлители вынесены за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточены на некоторой части этой площадки (рис. 4).

Контурное заземляющее устройство (рис. 5), заземлители которого располагаются по контуру (периметру) вокруг заземляемого оборудования на небольшом расстоянии друг от друга (несколько метров), обеспечивает лучшую степень защиты, чем предыдущее.

Заземлители бывают искусственные, которые используются только для целей заземления, и естественные, в качестве которых используют находящиеся в земле трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей или газов), металлические конструкции, арматуру железобетонных конструкций, свинцовые оболочки кабелей и др. Искусственные заземлители изготавливают из стальных труб, уголков, прутков или полосовой ткани.

Требования к сопротивлению защитного заземления регламентируются ПУЭ. В любое время года это сопротивление не должно превышать:

4 Ом - в установках, работающих под напряжением до 1000 В; если мощность источника тока составляет 100 кВ*А и менее, то сопротивление заземляющего устройства может достигать 10 Ом;

0,5 Ом - в установках, работающих под напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью. Наибольшее сопротивление заземляющего устройства (R , Ом) не должно быть более 250/ Iз (но не более 10 Ом) в установках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью. При использовании заземляющего устройства одновременно для ус­тановок напряжением до 1000 В, R не должно быть более 125/ Iз (но не более 4 или 10 Ом соответственно). В этих формулах Iз - ток замыкания на землю, А.

Защитное зануление предназначено для защиты в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью, работающих под напряжением до 1000 В, так как в этих сетях использование защитного заземления неэффективно. Обычно это сети 220/127, 380/220 и 660/380 В.

Рассмотрим действие защитного зануления подробнее. Пусть имеется трехфазная трехпроводная сеть, работающая под напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью (рис. 6).

Если в такой схеме одна из фаз будет замкнута на корпус электропроводки (показана на схеме молниеобразной стрелкой), то величина тока (Iз, А), протекающего в сети, определится из следующей зависимости:

(14)

где Vф - фазное напряжение, В;

Ro - сопротивление заземления нейтрали, Ом;

Iз - сопротивление корпуса электроустановки, Ом.

При этом на корпусе электроустановки возникает напряжение относительно земли (Vк), определяемое следующей формулой:

(15)

Рассчитаем величину тока короткого замыкания (1к, А) для значений V ф = 220 В и R 0 = Rз = 4 Ом:

Ток короткого замыкания / 3 может оказаться недостаточным для срабатывания защиты, и электроустановка может не отключиться. Корпус электроустановки находится под опасным напряжением. Если человек случайно прикоснется к корпусу электроустановки, находящейся под этим напряжением, то ток, протекающий через тело человека, составит:

(17)

где а пр - коэффициент напряжения прикосновения.

Если а пр = 1 и V K = 110 В, то I чел = 110/1000 = 0,11 А = 110 мА. Этот ток превышает значение фибрилляционного, поэтому является смертельно опасным. Таким образом, защитное заземление в этом случае не обеспечивает надежной защиты человека, поэтому используют не заземление, а зануление.

Занулением называют способ защиты от поражения током автоматическим отключением поврежденного участка сети и одновременно снижением напряжения на корпусах оборудования на время, пока не сработает отключающий аппарат (плавкие предохранители, автоматы и др.). Зануление - это преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетокопроводяших частей, которые могут оказаться под напряжением (рис. 7).

Проводник (1), который соединяет зануляемые части элекроустановки с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки трансформатора, называют нулевым защитным. Назначение этого проводника заключается в создании для тока короткого замыкания электрической цепи с малым электросопротивлением (цепь обозначена на рисунке цифрами I - II - III - IV - V), чтобы данный ток был достаточен для быстрого отключения повреждения от сети. Это достигается срабатыванием элемента защиты сети от тока короткого замыкания (на рисунке этот элемент обозначен цифрой 2).

Цепь зануления I - II - III - IV - V имеет очень малое электрическое сопротивление (доли Ом). Ток короткого замыкания, возникающий при замыкании на корпус и проходящий по цепи зануления, достигает большого значения (нескольких сотен ампер), что обеспечивает быстрое и надежное срабатывние элементов защиты.

Для устранения опасности обрыва нулевого провода устраи­вают его повторное многократное рабочее заземление через ка­ждые 250 м.

Основное требование безопасности к занулению: оно должно обеспечивать надежное и быстрое срабатывание защиты. Для этого необходимо выполнение следующего условия:

I K з >k I HOM , (18)

где Iном - номинальное значение тока, при котором происходит срабатывание элемента защиты;

k - коэффициент, характеризующий кратность тока короткого за­мыкания относительно номинального значения тока, при котором срабатывает элемент защиты.

Время срабатывания элементов защиты зависит от силы тока. Так, для плавких предохранителей и тепловых автоматов при k = 10 время срабатывания предохранителя составляет 0,1 с, а при k = 3-0,2 с. Электромагнитный автоматический выключатель обесточивает сеть за 0,01 с. Согласно требованиям ПУЭ в помещениях с нормальными условиями k должен находиться в пределах 1,2-3, а во взрывоопасных помещениях - k = 1,4-6.

Еще одна система защиты - защитное отключение - это защита от поражения электрическим током в электроустановках, работающих под напряжением до 1000 В, автоматическим отключением всех фаз аварийного участка сети за время, допустимое по условиям безопасности для человека.

Основная характеристика этой системы - быстродействие, оно не должно превышать 0,2 с. Принцип защиты основан на ограничении времени протекания опасного тока через тело человека. Существуют различные схемы защитного отключения, одна из них, основанная на использовании реле напряжения, представлена на рис. 20.8.

При замыкании фазного провода на заземленный или зануленный корпус электроустановки на нем возникает напряжение корпуса V K . Если оно превышает заранее установленное предельно допустимое напряжение V K доп (т. е. если V K > У к доп), срабатывает защитное отключающее устройство. Схема работает следующим образом.

Вследствие разности потенциалов между корпусом электроустановки 1 и землей возникает ток I р, который, проходя через реле 5, замыкает его контакты, подавая питание на отключающую катушку 3. Под влиянием возникшего электромагнитного поля внутрь нее втягивается сердечник 4, вызывая отключение автоматического выключателя 2, и установка обесточивается.

В передвижных установках напряжением до 1000 В;

Для отключения электрооборудования, удаленного от источника питания, как дополнение к занулению;

В электрифицированном инструменте как дополнение к| защитному заземлению или занулению;

В скальных и мерзлых грунтах при невозможности выполнить необходимое заземление.

1 - корпус электроустановки; 2 - автоматический выключатель; 3 - отключающая катушка; 4 - сердечник катушки; 5 - реле максимального

напряжения; R з - сопротивление защитного заземления; I 3 - ток замыкания; I p - ток, протекающий через реле; R 1 - сопротивление вспомогательного заземления

Рис. 8. Схема защитного отключения

Рассмотрим кратко организационные мероприятия, обеспечивающие безопасную эксплуатацию электроустановок. К ним относятся оформление соответствующих работ нарядом или распоряжением, допуск к работе, надзор за проведением работ, строгое соблюдение режима труда и отдыха, переходов на другие работы и окончания работ.

Нарядом для проведения работы в электроустановках называют составленное на специальном бланке задание на ее безопасное производство, определяющее содержание, место, время начала и окончания работы, необходимые меры безопасности, состав бригад и лиц, ответственных за безопасность выполнения работ. Распоряжением называют то же задание на безопасное производство работы, но с указанием содержания работы, места, времени и лиц, которым поручено ее выполнение.

Все работы на токопроводящих частях электроустановок под напряжением и со снятием напряжения выполняют по наряду, кроме кратковременных работ (продолжительностью не более 1 ч), требующих участия не более трех человек. Эти работы выполняют по распоряжению.

К организационным мероприятиям также относятся обучение персонала правильным приемам работы с присвоением работникам, обслуживающим электроустановки, соответствующих квалификационных групп. Сведения о квалификационных груп­пах персонала представлены в табл. 3.

В ряде случаев существенную опасность для человека представляет статическое электричество, под которым понимают совокупность явлений, связанных с возникновением, сохране­нием и релаксацией (ослаблением) свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках. Протекание различных технологических процессов, таких, как измельчение, распыление, фильтрование и другие, сопровождается электризацией материалов и оборудования, причем возникающий на них электрический потенциал достигает значений тысяч и десятка тысяч вольт. Воздействие статического электричества на организм человека проявляется в виде слабого длительно протекающего тока либо в форме кратковременного разряда через тело человека, в результате чего может произойти несчастный случай.

Вредное воздействие на организм человека оказывает и электрическое поле повышенной напряженности. Оно вызывает функциональные изменения центральной нервной, сердечнососудистой и некоторых других систем организма.

Защиту от статического электричества осуществляют по двум основным направлениям: уменьшение генерации электрических зарядов и устранение зарядов статического электричества. Для реализации первого направления необходимо правильно подбирать конструкционные материалы, из которых изготавливаются машины, агрегаты и прочее технологическое оборудование. Эти материалы должны быть слабо электризующимися или неэлектризующимися. Например, синтетический материал, состоящий на 40% из нейлона и 60% дакрона, не электризуется при трении о хромированную поверхность.

Таблица 3. Квалификационные группы персонала, обслуживающего электроустановки

Для снятия зарядов статического электричества с поверхности технологического оборудования его обязательно заземляют.

Кроме перечисленных способов защиты от статического электричества большое значение имеет снижение удельного поверхностного электрического сопротивления перерабатываемых материалов. Это достигается повышением относительной влажности в помещении, где производится обработка поглощающих воду материалов (древесины, бумага, хлопчатобумажной ткани и др.), до 65-70%, нанесением на их поверхность специальных антистатических составов, введением в состав твердых диэлектриков электропроводящих материалов (графита, углеродных волокон, алюминиевой пудры и т.д.). Существуют и другие методы защиты от статического электричества.

Чтобы при работе с электрическими установками обеспечить хороший уровень безопасности используют комплекс специальных организационно-технических мероприятий . В него включают индивидуальные и коллективные средства защиты, обучение персонала и систему проверки знаний, заземление, автоматическое отключение оборудования, другие средства.

Энергия должна быть безопасной

Положения и нормативы

Подробно тематические правила изложены в соответствующих государственных стандартах. Их создают с учётом международных норм, на основе практического опыта, научных знаний, лабораторных исследований, испытаний. Общие положения, технические и организационные средства приведены в ГОСТ IEC 61140-2012. Этот документ вступил в действие с 01.07.2014г. Он ратифицирован уполномоченными органами стран СНГ. Практики используют Правила устройства электроустановок в разных версиях (ПУЭ). В настоящее время актуальной для РФ является 7-ая редакция.

В стандартах указано, что область применения нормативов защиты человека от поражения током распространяется на все электрическое оборудование. Сделано разделение на две основные группы:

• низковольтная – до 1000 В переменного (1500 В постоянного) тока;
• высоковольтная – выше 1000/ 1500 В соответственно.

Особенности некоторых терминов, которые использованы в этой статье:

• Основная защита от поражения электрическим током разрабатывается для нормальных условий. В действительности учитывают возможность повреждений, повышенную влажность, иные значимые дополнительные факторы.
• Опасной для человека частью при высоком напряжении считают не только проводник, но и поверхность изоляции.
• Защитный барьер создается для предотвращения случайного доступа персонала к определенным частям оборудования. Ограждение не позволяет проникнуть к ним с любого направления.
• Основной изоляционный слой обеспечивает защиту человека при обычных условиях. Дополнительный – выполняет те же функции при повреждении. Двойной изоляцией называют наличие двух слоев одновременно.
• Шаговым называют напряжение между точками, расположенными на расстоянии 1 метра друг от друга (п. 3.33. ГОСТ IEC 61140-2012).
• Следующие технические ограничения силы тока/заряда применяют при расчете параметров определенных защитных средств:
  

1. Ощутимый порог – 0,5 мА переменный (2 мА постоянный) ток.
2. Болевой порог – 3,5 и 10 мА соответственно.
3. При наличии заряда ощутимый порог составляет 0,5 мкКл, а болевой – в 100 раз больше.

Техническая пассивная защита

К этой категории относят надежную изоляцию проводника, предотвращающую контакт человека с токоведущими частями. Параметры слоя рассчитывают с учетом возможных механических и других внешних воздействий. Он должен препятствовать проникновению воды и кислорода, чтобы исключить появление и развитие коррозийных процессов. Его сопротивление создают не менее 0,5 МОм относительно земли. Если используется двойная изоляция, то минимально допустимое сопротивление в 10 раз больше.

Для защиты человека от поражения током применяют заземление. Для этого соединяют металлические корпуса и каркасы оборудования проводником с заземляющим элементом (контуром). При замыкании можно почувствовать напряжение прикосновения, но ток не будет опасным. Обязательно такую систему используют при монтаже установок, работающих с трехфазными сетями 380 V.

Схема заземления в частном доме

Заземляющее устройство может быть выносным и контурным. Вторая схема более эффективна. Она предполагает близкое расстояние от оборудования до точек заземления. Если имеется такая возможность, проводник подключают к трубопроводам водоснабжения, металлическим частям фундаментов.

Не допускается подсоединение к газовым магистралям. При необходимости в землю погружают специально изготовленные для этого элементы из металла. Сопротивление соединяющего проводника не должно превышать 4 Ом для низковольтного оборудования. Но для частных потребителей допустимо 30 Ом максимум.

К этой же категории пассивных защитных средств относится снижение до безопасного для человека уровня (42 В) напряжения питания потребителей электроэнергии. Приведенные выше цифры являются только примерными. Для точного расчета необходимо учитывать особенности конкретных условий и нормы, установленные в ПУЭ.

Активная техническая защита

В трехфазных четырехпроводных сетях переменного тока применяют схему «зануления». Чтобы выровнять потенциалы при возникновении аварийных ситуаций, один из проводов заземляют и соединяют с корпусом оборудования. Если возникнет короткое замыкание (КЗ), соответствующий участок сети будет отключен. Для этого в цепь включают плавкие предохранители или автоматы.

Такие средства защиты персонала будут работать четко, если расчетный ток при КЗ превысит номинал плавкой вставки не менее чем в три раза.

Аналогичным образом, с учетом проводимости, подбирают модель автоматического выключателя. В этом случае допустимо применять меньшую кратность значений тока по отношению к режиму короткого замыкания, более 1,4 раза при работе напряжениями до 1000 В. Современные модели таких устройств обеспечивают отключение подачи тока примерно за 0,01 с.

Модель автоматического выключателя

Чтобы повысить надежность такой схемы подбирают минимально возможное сопротивление цепи защитного контура. Нулевой проводник подключают к земле в нескольких местах, поэтому даже при обрыве необходимая функция будет выполнена.

Отключение установок от однофазных сетей производится с помощью специализированных защитных устройств. Они срабатывают, если снижается сопротивление изоляции, или человек прикасается к токоведущим частям оборудования. Их применяют отдельно, а также как дополнение к заземлению (занулению).

Параметры выборы автоматов

Предупредительные действия

В следующем перечне приведены мероприятия, которые обеспечат ограничение доступа человека в определенную зону, сообщат о потенциальных опасностях:

• Барьеры. Они предназначены для квалифицированных работников, но не способны предотвратить доступ случайно оказавшихся в опасной зоне людей. Эти конструкции не допускают контакт с частями оборудования, которые находятся под напряжением.
• Ограждения создают с достаточно большой механической прочностью. Их оснащают запорными механизмами, либо соединениями, которые разъединяются только с применением инструментов.
• Световая, цветовая и звуковая сигнализация предупредит выполнение неправильных действий персоналом или посторонним человеком. В некоторых ситуациях нужный результат достигается установкой специальных блокирующих устройств.

Ограждение электроустановок для ограничения доступа посторонних лиц

Индивидуальные средства

При производстве работ специалисты используют:

• Штанги и клещи, которыми производятся измерения, выполняется замена плавких предохранительных вставок. Специальные отвертки, пассатижи, ключи. Указатели фазы, напряжения. Все перечисленные изделия оснащаются изолирующими рукоятками, предотвращающими поражение человека электрическим током .
• Коврики, галоши, перчатки, изготовленные из диэлектрических материалов. Маски, респираторы, каски, другие средства защиты.

Индивидуальные защитные средства от поражения электрическим током

• Мобильные устройства заземления.
• Таблички, предупреждающие о выполнении работ с электрическим оборудованием. Знаки, запрещающие проход в опасную зону.

Если необходимо применяют стремянки, вышки, страховочные пояса и канаты, противогазы и респираторы, защитные очки и специальную одежду.

Организационные мероприятия

Выполнение следующих мероприятий помогает предупреждать возникновение опасных ситуаций:

• Правильная работа отдела кадров предприятия. Подбор для работы в соответствующих подразделениях сотрудников, не имеющих ограничений по здоровью, достигших возраста 18 лет. Хорошее физическое и психическое состояние должно подтверждаться официальными справками о прохождении профессиональных медицинских осмотров.
• Полноценное обучение персонала правилам обслуживания электрических установок с учетом актуальных норм безопасности. Полученные знания проверяются. Перед выполнением работ производится инструктаж. Должностные инструкции разрабатываются с учетом действующих норм ГОСТов, утверждаются официально приказом в письменной форме.
• Назначается человек, ответственный за электрооборудование, выполнение правил техники безопасности.
• В установленные нормами сроки производится контроль изоляции и других параметров электрических сетей. Для этого используют соответствующие нормативные акты, которые собраны в едином документе «Правила устройства электроустановок». В России действует седьмая редакция сборника. Последние изменения были утверждены Минэнергетики РФ 08 июля 2002 г. для отраслевых предприятий со сроком действия от 01.01.2003 г. Периодичность осмотров устанавливается в зависимости от характеристик оборудования и условий его эксплуатации.

Дополнительные меры

Упомянутые выше «Правила устройства электроустановок» не являются стандартами. В них не включены положения, относящиеся к защите оборудования при пожарах, грозах. Именно поэтому необходима разработка действенной защиты с учетом особенностей конкретных задач.

Специальные меры применяют при наличии увеличенной напряженности электрического поля в помещении.

Надо помнить, что превышение норм способно вызвать существенные изменения состояния сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека.

Видео про СЗ

О существующих средствах защиты от поражения электрическим током можно узнать из видео ниже.

Отрицательное влияние на здоровье способны оказать статические заряды. Их устраняют с помощью правильного применения материалов при изготовлении корпусов и других частей агрегатов и машин. Некоторые современные изделия не электризуются даже при наличии способствующих этому процессу условий. Снимают излишний заряд с помощью заземления. В некоторых случаях необходимый результат получают, повышая влажность, добавляя проводящие добавки, изменяя другие параметры технологических процессов в процессе обработки диэлектрического сырья.

Поражение человека электрическим током происходит в случаях:

Прикосновения к токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением.

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

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

Ошибочного принятия находящегося под напряжением оборудования как отключенного.

Повреждения изоляции.

Удара молнии.

Действия электрической дуги.

Освобождения другого человека, находящегося под напряжением.

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

К основным мерам защиты относятся:

Средства коллективной защиты.

Защитное заземление, зануление, отключение.

Использование малых напряжений.

Применение изоляции.

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

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

Рис. 1. Принципиальная схема защитного заземления:

1 - заземляемое оборудование, 2 - заземлитель защитного заземления, 3 - заземлитель рабочего заземления, R 3 - сопротивление защитного заземления, R O - сопротивление рабочего заземления.

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

Рис. 2. Принципиальная схема зануления:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Электробезопасность (по ГОСТ 12.1.009–76 "ССБТ. Электробезопасность. Термины и определения") обеспечивается организационными и техническими мероприятиями, конструкцией электроустановок, применением технических методов, средств защиты.

Организационные меры защиты. Применение защитных мер регламентируется нормативными документами по электробезопасности: Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), утвержденными приказом Минэнерго России от 8 июля 2002 г. № 204; Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТ Р М-016-01), утвержденными постановлением Минтруда России от 5 января 2001 г. № 3; Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП9-2003), утвержденными приказом Минэнерго России от 12 января 2003 г. № 6.

Электроустановками называются машины, в которых производится, преобразуется, распределяется и потребляется электроэнергия. Меры защиты должны соответствовать виду электроустановки и условиям применения электрооборудования, обеспечивая достаточную безопасность.

Опасность поражения в электроустановках и его тяжесть зависят от номинального напряжения. Согласно ПУЭ электроустановки подразделяются на (а) работающие под напряжением более 1 кВ с глухозаземленной нейтралью (чаще используются сети напряжением U = 110: 750 кВ) и с изолированной нейтралью (6, 10, 20, 35 кВ) и (б) работающие под напряжением менее 1 кВ с глухозаземленной и с изолированной нейтралью.

Электрические сети напряжением до 1 кВ выполняются, как правило, трехфазными: 660, 380 и 220 В. Чаще применяют четырехпроводные сети напряжением 380/220 В. В ряде производств недопустимо использование сетей с глухозаземленной нейтралью. Силовые электроустановки напряжением 660, 380, 220 В, работающие с изолированной нейтралью, имеют меньшую опасность при однофазном прикосновении ввиду большого сопротивления изоляции проводов.

Классификация помещений. Безопасность при эксплуатации электроустановок существенно зависит от повышенной влажности и температуры воздуха, запыленности и загазованности помещений. Согласно ПУЭ все помещения по опасности поражения током делят на три категории : 1) помещения без повышенной опасности; 2) помещения с повышенной опасностью; 3) особо опасные помещения. При этом выделяют следующие признаки повышенной опасности :

• – наличие токопроводящих полов – металлических, железобетонных, кирпичных и т.п.;
• – сырость помещений при относительной влажности воздуха > 75%;
• – высокая температура воздуха (t > 35 °С);
• – токопроводящая пыль (металлическая, угольная и др.). Пыльными считаются помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она проникает внутрь машин и оборудования;
• – возможность одновременного прикосновения человека к заземленной металлоконструкции и к металлическому корпусу электроустановки;
• – коэффициент заполнения помещения электрооборудованием > 0,2.

Признаки особой опасности :

• – особая сырость (ф ≈ 100% – стены, пол и потолок покрыты влагой);
• – наличие химически активной среды (агрессивные пары, газы, жидкости).

Классификация обслуживающего персонала по электробезопасности . Существует пять квалификационных групп по охране труда, зависящих от типа электроустановок и рода работы. Для эксплуатации ручного электрооборудования достаточна первая квалификационная группа. Для управления электрооборудованием с напряжением U менее 1000 В необходима квалификация персонала не ниже второй группы, для работы на электроустановках с U более 1000 В – не ниже третьей.

Способы и меры защиты от поражения электрическим током . Технические способы и средства защиты приведены в ГОСТ 12.1.019–79 "Электробезопасность. Общие требования". Для обеспечения электробезопасности должны применяться отдельно или в сочетании друг с другом следующие технические способы и средства: защитное заземление; зануление; выравнивание потенциалов; электрическое разделение сетей; защитное отключение; изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная); оградительные устройства; предупредительная сигнализация, блокировка; знаки безопасности; средства защиты и предохранительные приспособления.

Защита от прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям достигается дополнительной или усиленной изоляцией токоведущих частей; расположением токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте; использованием ограждений: сплошных в виде кожухов и крышек (в электроустановках U < 1 кВ) и сетчатых; применением блокировок, предупредительной сигнализации, знаков безопасности. По принципу действия блокировки делятся на механические и электрические. Например, в аппаратуре автоматики и ЭВМ применяют штепсельное соединение отдельных блоков, т.е. механическую блокировку. Электрическая блокировка осуществляет отключение электроустановки при открытии дверей, ограждений, крышек кожухов.

Малое напряжение и электрическое разделение сетей используют для повышения безопасности при работе в основном с ручным электрифицированным инструментом.

Малое напряжение – это номинальное напряжение ≤ 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжении до 10 В (сила тока при случайном прикосновении I h = 10/1000 = 0,01 А). Источники малого напряжения: батареи, аккумуляторы, трансформаторы – должны быть максимально приближены к потребителю. Для ручного электроинструмента и местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных помещениях используют напряжение 12, 36, 42 В.

Электрическое разделение сетей : разветвленная сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое активное сопротивление изоляции относительно земли; ток замыкания на землю в такой сети может достигать значительной величины, поэтому однофазное прикосновение в сети является опасным. Опасность поражения резко снизится, если единую сильно разветвленную сеть с большой емкостью и малым сопротивлением разделить на ряд небольших сетей с незначительной емкостью и высоким сопротивлением изоляции с помощью специальных разделяющих трансформаторов.

Защитное заземление, зануление и защитное отключение являются наиболее распространенными техническими средствами для защиты персонала при прикосновении к токоведущим частям электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции.

Защитное заземление или зануление выполняют: а) во всех случаях при номинальном переменном напряжении ≥ 380 В и постоянном напряжении ≥ 440 В; б) в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при номинальном переменном U = 42: 380 В и постоянном U= 110 -5- 440 В. Таким образом, электроустановки, работающие иод напряжением до 42 В переменного и до 110 В постоянного тока, не требуют защитного заземления и зануления, за исключением некоторых случаев, оговоренных в ПУЭ.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип действия защитного заземления состоит в снижении до безопасных значений напряжения прикосновения и силы тока, проходящего через человека, обусловленных замыканием на корпус (рис. 5.3). При заземлении корпуса происходит замыкание на землю; прикосновение к заземленному корпусу вызывает появление параллельной ветви, по которой часть тока замыкания проходит на землю через тело человека. Сила тока в параллельных цепях обратно пропорциональна сопротивлениям цепей, поэтому ток, проходящий через тело человека I h, безопасен.

Рис. 5.3.

Область применения защитного заземления – трехфазные сети напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью и сети напряжением более 1 кВ как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя (одного или нескольких металлических элементов, погруженных на определенную глубину в грунт) и проводников, которые соединяют заземляемое оборудование с заземлителем. В зависимости от расположения заземлителей относительно оборудования заземляющие устройства делятся на выносные и контурные. Выносное устройство располагается на некотором удалении от оборудования. Преимуществом такого типа заземляющего устройства является возможность выбора места размещения, недостатком – отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования. Контурное устройство, заземлители которого расположены по контуру вокруг заземляемого оборудования, обеспечивают лучшую защиту.

Основной элемент заземляющего устройства – естественный или искусственный заземлитель. Естественными заземлителями могут быть металлические и железобетонные части коммуникаций и других сооружений, имеющие надежное соединение с землей. Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные элементы. В качестве вертикальных элементов используют стальные трубы, уголки, прутки, которые соединяют прочно между собой горизонтальными элементами из полосовой стали. Для заземляющих проводников используют полосовую и круглого сечения сталь.

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Это основное средство обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях с заземленной нейтралью и U менее 1 кВ (обычно 220/127, 380/220, 660/380 В). В таких сетях уменьшить напряжение на корпусе, контактирующем с токоведущими частями, невозможно, но можно повысить безопасность оборудования, уменьшив длительность замыкания на корпус. В сети с занулением различают (рис. 5.4.): нулевой рабочий проводник HP (для питания током электроприемников) и нулевой защитный проводник НЗ (для зануления).

Рис. 5.4.

1 и 2 – корпусы одно- и трехфазного приемников тока; 3 – плавкие предохранители, I к – ток однофазного короткого замыкания, U ф – фазное напряжение

Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, возникает ток большой величины, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита, которая селективно отключает поврежденный участок. Для того чтобы быстро отключить аварийный участок, ток короткого замыкания, согласно ПУЭ, должен не менее чем в три раза превышать номинальный ток через плавкую вставку или в 1,25–1,4 раза номинальный ток автоматического выключателя. Расчет зануления заключается в определении сечения нулевого провода, удовлетворяющего условию срабатывания максимальной токовой защиты. Если запуленный корпус одновременно заземлен, то это улучшает условия безопасности, так как обеспечивает дополнительное заземление нулевого защитного (НЗ) провода.

Защитное отключение – это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током. Подобная опасность возникает при повреждениях установки, таких как замыкание на землю; снижение сопротивления изоляции; неисправности заземления, зануления или устройства защитного отключения.

Повреждение установки приводит к изменениям некоторых величин, которые можно использовать как входные величины автоматического устройства, осуществляющего защитное отключение. Например, напряжение корпуса относительно земли, напряжение нулевой последовательности (несимметрия напряжения фаз относительно земли), ток замыкания на землю, ток нулевой последовательности и другие параметры могут быть восприняты датчиком автоматического устройства как входная величина (время срабатывания менее 0,2 с). Защитное отключение можно использовать в качестве единственной или основной меры защиты совместно с дополнительным заземлением или занулением или в дополнение к заземлению или занулению.

Электрозащитные средства применяются для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. По характеру применения электрозащитные средства подразделяются на две категории: средства коллективной и средства индивидуальной защиты.

Электрозащитные средства могут быть основными и дополнительными. Основными являются средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановки и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Средства защиты, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами, служат дополнительными средствами.