Защита от электрического тока
При прикосновении к проводнику воздействующее на тело человека напряжение может иметь различную величину в зависимости от состояния сети и величин сопротивлений цепи замыкания. Чем меньше сопротивление изоляции и чем больше емкость сети по отношению к земле, тем прикосновение более опасно. Если одна из фаз имеет замыкание на землю (и сопротивление ее изоляции равно нулю), то прикосновение к токоведущим частям других фаз представляет наибольшую опасность, так как тело человека оказывается под воздействием линейного напряжения сети.
B сетях напряжением более 1000В с изолированной нейтралью решающее значение имеет емкостная проводимость по отношению к земле; при хорошем состоянии изоляции сети, в случае прикосновения человека к проводнику тока, возникает цепь поражения через тело, обувь, пол и емкостную проводимость сети по отношению к земле.
В сетях с заземленной нейтралью при прикосновении к проводнику одной фазы возникает цепь поражения через тело человека, обувь, пол, землю, заземленную нейтраль. В этом случае человек оказывается под напряжением, величина которого есть часть фазного напряжения, действующего в цепи замыкания. Величина протекающего через тело человека тока определяется напряжением в цепи замыкания и суммой сопротивлений тела, обуви, пола и сопротивления заземления нейтрали.
Защита от прикосновения к токоведущим частям электрических установок достигается изоляцией, ограждением, недоступным расположением токоведущих частей, использованием дистанционного управления, блокировки и предупредительной сигнализации.
Основная причина аварии и несчастных случаев повреждение изоляции.
Надежная работа электротехнического оборудования определяется постоянством электрических, химических и механических качеств изоляции и соответствием их условиям эксплуатации. Для того чтобы изоляция была качественной, необходимы: правильный выбор ее при изготовлении оборудования и при ремонтах его, правильный монтаж и уход. Сопротивление изоляции нормировано но ПУЭ. Для изоляции токоведущих частей, используют разнообразные материалы: хлопчатобумажную пряжу, резину, асбест, пластмассы и др.
Ограждение токоведущих частей электрического оборудования достигается помещением его в отдельную камеру, укрытием кожухом или сетчатым ограждением.
Дистанционное включение и отключение производят при помощи магнитных пускателей.
Блокировку дверей помещения или оградительных устройств с работой электрического оборудования устраивают так, что при открывании дверей (или снятии ограждения) напряжение автоматически отключается.
Предупредительная сигнализация является пассивным защитным средством. Она привлекает внимание к наличию или возникновению опасного момента, но не является средством устранения опасности и непосредственной защиты.
Для предупреждения об опасности используют предупредительные плакаты: предостерегающие, запрещающие, разрешающие и напоминающие. Их размеры и оформление регламентируются «Правилами пользования и испытания защитных средств, применяемых в электроустановках».
Постоянные предупредительные сигналы устанавливают на дверях, в помещениях электротехнических установок напряжением более 1000 В и в других опасных местах.
При случайном соединении находящихся под напряжением частей электрической установки с конструктивными частями ее, не изолированными от земли, или с землей непосредственно возникает замыкание на землю. В месте замыкания проходит ток, называемый током замыкания на землю. Величина тока замыкания I3 зависит от системы сети, ее мощности, протяженности, места замыкания, сопротивления цепи замыкания и др.
При замыкании на землю (или на незаземленные части оборудования) возникает переходное сопротивление.
Электрические установки напряжением выше 1000 В, в которых однофазный ток замыкания на землю равен или меньше 500 А, называются установками с малыми токами замыкания на землю, больше 500 А— установками с большими токами замыкания на землю.
Замыкание в машинах, аппаратах, линиях на заземленные конструктивные части электрической установки называется замыканием на корпус.
Прикосновение человека к поврежденному оборудованию представляет опасность.
Для зашиты человека при прикосновении к металлическим частям электрической установки, случайно оказавшимся под напряжением, применяют защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с заземляющим устройством. При этом земля используется в качестве проводника в аварийной цепи.
Назначение защитного заземления — создание между металлическими конструкциями или корпусом электрического устройства и землей электрического соединения достаточно малого сопротивления, чтобы в случае замыкания на землю при прикосновении человека через его тело прошел ток малой величины, безопасный для организма.
Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземлитель — металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей.
Практически к установкам с большими токами замыкания на землю относят установки напряжением выше 1000 В при наличии в сети наглухо заземленных нейтралей (или через малое сопротивление), а к установкам с малыми токами замыкания—установки напряжением выше 1000В в сети с изолированной нейтралью.
В сетях напряжением выше 1000 В преобладают емкостная проводимость и, следовательно, емкостные токи замыкания на землю. I3 в сетях до 1000 В с изолированной нейтралью обычно небольшие, до 1-5 А.
Заземляющие проводники — металлические проводники, соединяющие заземляемые части электрической установки с заземлителем.
Сопротивление заземляющего устройства равно сумме сопротивлений заземлителя относительно земли и заземляющих проводников. Сопротивление заземлителя относительно земли определяют как отношение напряжения на заземлителе относительно земли к току, проходящему через заземлитель в землю.
Для заземления используют естественные (в первую очередь) и искусственные заземлители. Естественные заземлители — металлические конструкции, арматура железобетонных конструкций (в случаях, допускаемых ПУЭ), трубопроводы и оборудование, имеющие надежное соединение с землей. При достаточном сопротивлении этих заземлителей устройство искусственных заземлителей не требуется.
В качестве искусственных заземлителей используют: вертикально погруженные стальные трубы, угловую сталь, металлические стержни и т. п., а также горизонтально проложенные стальные полосы, круглую сталь и др. При опасности коррозии применяют омедненнье или оцинкованные заземлители.
Расположенные в земле заземлители и заземляющие проводники окрашивать не следует.
Напряжением относительно земли при замыкании на корпус называется напряжение между этим корпусом и точками земли, находящимися вне зоны токов в земле, по не ближе 20 м. В электрических установках напряжением ниже 1000 В с заземленной нейтралью трансформаторов или генераторов применяют систему, в которой защитные проводники соединены с заземленной нейтралью. В этом случае замыкание токоведущих частей на заземленные части установки превращается в короткое замыкание, и аварийный участок отключается предохранителем или автоматом. Такая система называется занулением.
Основное назначение зануления — обеспечение автоматического отключения участка сети, на котором произошло замыкание находящихся под напряжением проводников на металлические части установки.
Таким образом, назначение описанных защитных устройств следующее:
а) в установках с изолированной нейтралью — уменьшение до безопасной величины тока, протекающего через тело человека при замыканиях фазы сети на заземленные части оборудования;
б) в установках с заземленной нейтралью — быстрое автоматическое отключение аварийных участков.