Вопрос 2: Методы защиты от прикосновения к токоведущим частям и технологическому оборудованию, оказавшемуся под напряжением

Средства и методы защиты работающих от поражения электрическим током.

Для защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, применяют следующие способы и средства: защитное заземление, зануление, (выравнивание потенциалов), систему защитных проводников, защитное отключение, изоляцию нетоковедущих частей, (электрическое разделение сети), малое напряжение, контроль изоляции, (компенсацию токов замыкания на землю), средства индивидуальной защиты.

Технические способы и средства применяют раздельно или в сочетании так, чтобы обеспечить оптимальную защиту.

Заземление и зануление электроустановок. Их защитное действие.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус и по другим причинам.

Задача защитного заземления - устранение опасности поражения током в случае при­косновения к корпусу и другим токоведущим металлическим частям электроустановки, ока­завшимся под напряжением. (Защитное заземление применяют в трехфазных сетях с изолированной нейтралью).

Принцип действия защитного заземления - снижение напряжения между корпусом, ока­завшимся под напряжением, и землей до безопасного значения.

Если корпус электрооборудования не заземлен и оказался в контакте с фазой, то прикос­новение к такому корпусу равносильно прикосновению к фазе. В этом случае ток, проходя­щий через человека (при малом сопротивлении обуви, пола и изоляции проводов относи­тельно земли), может достигать опасных значений.

Если же корпус заземлен, то величина тока, проходящего через человека, безопасна для него. В этом назначение заземления, и поэтому оно называется защитным.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защит­ным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под на­пряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Задача зануления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус. Решается эта задача быстрым отключением поврежденной электроустановки от сети.

При занулении, если оно надежно выполнено, всякое замыкание па корпус превращается в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазами и нулевым проводом). При этом возникает ток такой силы, при которой обеспечивается срабатывание защиты (предохранителя или автомата), автоматическое отключение поврежденной установки.

Вместе с тем зануление (как и заземление) не защищает человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к токоведущим частям. Поэтому возникает необходимость (в помещениях, особо опасных в отношении поражения электрическим током) в использовании, помимо зануления, и других защитных мер, в частности, защитного отключения и (выравнивания потенциала).

ТЕХНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. ЗАЩИТА ОТ ПРЯМЫХ ПРИКОСНОВЕНИЙ

Виды прикосновений в электроустановках

Поражение электрическим током происходит в результате при­косновения или недопустимого приближения человека к металличе­ским частям, находящимся или оказавшимся под напряжением.

Прикосновения к неизолированным токоведущим частям, находя­щимся под напряжением (оголённые провода, клеммы, шины и т.п.), называют прямыми; прикосновения к нетоковедущим частям, ока­завшимся под напряжением (металлические корпуса электрооборудо­вания), называют косвенными.

Различают однополюсные и двухполюсные прикосновения. При однополюсном прикосновении человек, стоящий на земле, одной рукой касается неизолированной токовёдущей части или корпуса электроприёмника, оказавшегося под напряжением. Ток протекает по петле: рука - нога. При двухполюсном прикосновении человек, изолированный от земли, двумя руками касается неизолированных проводов разных фаз или фазного и нулевого провода. Изоляция человека от земли может» обеспечиваться сопротивлением пола и обуви. Петля тока: рука - рука.

Наиболее опасным является прямое двухполюсное прикосновение.

Однополюсные прикосновения, как прямое, так и косвенное, в установках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью также опасны.

Прямые прикосновения случаются, как правило, по вине чело­века - самого пострадавшего, либо должностного лица, не обеспе­чившего безопасность. Косвенные прикосновения происходят из-за повреждения изоляции, как правило, не по вине человека и могут рассматриваться как отказ техники.

Номенклатура видов защиты

В соответствии с ГОСТ 12.1.019 - 79 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты» для обеспечения безопасности при прямых прикосновениях необходимо применять следующие технические способы и средства:

• защитные оболочки;

• защитные ограждения (временные или стационарные);

• безопасное расположение токоведущих частей;

• изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная,
усиленная, двойная);

• изоляция рабочего места;

• малое напряжение;

• защитное отключение;

• предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безо­пасности.

Для защиты от поражения электрическим током при косвенных прикосновениях применяют следующие способы и средства:

• защитное заземление;

• зануление;

• выравнивание потенциала;

• система защитных проводов;

• защитное отключение;

• изоляция нетоковедущих частей;

• электрическое разделение сети;

• малое напряжение;

• контроль изоляции;

• компенсация токов замыкания на землю;

• средства индивидуальной защиты.

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

Защитные оболочки, ограждения. Безопасное расположение токоведущих частей.

Для защиты от случайного прикосновения к неизолированным токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние они располагаются на недоступной высоте или в недоступном месте.

Если токоведущие части доступны для людей, то они могут за­крываться ограждениями или заключаться в оболочки. Ограждения обычно закрывают токоведущие части не со всех сторон, то есть обеспечивают частичную защиту от прикосновения. Ограждения могут быть временными или стационарными, сплошными или сет­чатыми. Оболочки обеспечивают различную степень защиты вплоть до полной защиты от:

- соприкосновения с токоведущими частями и попадания твёр­дых тел;

- проникновения воды внутрь оболочки.

Степени защиты оболочек и их маркировка установлены ГОСТ 14254-80 «Изделия Электротехнические. Оболочки. Степени защиты» и ГОСТ 14255 «Аппараты электрические на напряжение до 1000 В. Оболочки. Степени защиты».

При использовании указанных способов защиты должны быть соблюдены установленные правилами изоляционные расстояния (токоведущих частей до ограждений, оболочек, а также до работающего поблизости человека с учётом всех его возможных поз и используемых инструментов и приспособлений.

Изоляция токоведущих частей

ГОСТ 12.1.009 - 76 «Электробезопасность. Термины и определения» различает следующие виды изоляции: рабочую, дополни­тельную, двойную, усиленную.

Рабочая изоляция обеспечивает нормальную работу электроус­тановок и защиту от поражения электрическим током.

Дополнительная изоляция предусмотрена наряду с рабочей для защиты от поражения электрическим током в случае повреж­дения рабочей изоляции.

Двойной называется изоляция, состоящая из рабочей и дополни­тельной. Материалы, используемые для рабочей и дополнительной изо­ляции, имеют различные свойства, что делает маловероятным одновре­менное их повреждение.

Усиленная изоляция - это улучшенная рабочая изоляция, обес­печивающая такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция, но конструктивно выполненная так, что каждую из составляющих изоляции отдельно испытать нельзя.

С двойной изоляцией изготавливаются отдельные электротехниче­ские изделия, например, ручные светильники, ручные электрические машины (электроинструмент), разделяющие трансформаторы. Часто в качестве дополнительной изоляции используется корпус электропри­ёмника, выполненный из изоляционного материала. Такой корпус за­щищает от поражения электрическим током не только при пробое изо­ляции внутри изделия, но и при случайном прикосновении рабочей части инструмента к токоведущей части. Если же корпус изделия ме­таллический, то роль дополнительной изоляции играют изоляционные втулки, через которые питающий кабель проходит внутрь корпуса, и изолирующие прокладки, отделяющие электродвигатель от корпуса.

Усиленная изоляция используется только в тех случаях, когда двойную изоляцию затруднительно применить по конструктивным причинам, например, в выключателях, щёткодержателях и др.

Изделия, имеющие двойную изоляцию и металлический корпус, запрещается заземлять или занулять.

На паспортной табличке такого изделия помещается знак - квадрат внутри квадрата.

При эксплуатации электроинструмента с двойной изоляцией не­обходимо ежемесячное испытание изоляции мегаомметром, а при каждой выдаче для работы - проверка отсутствия замыкания на корпус при помощи специального прибора - нормометра.

Изоляция рабочего места

Согласно ПУЭ этот способ защиты применяется при невозмож­ности выполнения заземления, зануления и защитного отключения.

ГОСТ 12.1.019 -79 предусматривает изоляцию пола, настила, площадки и т.п., а также металлических деталей в области рабо­чего места, потенциал которых отличается от потенциалов токове­дущих частей, и прикосновение к которым является предусмот­ренным или возможным.

Допускается обслуживание электрооборудования с изолирую­щих площадок при условии, что прикосновение к незаземлённым (незанулённым) частям возможно только с этих площадок и исклю­чена возможность одновременного прикосновения к электрообору­дованию и частям здания или другого оборудования.

Малое напряжение

В соответствие с ГОСТ 12.1.009 -76 малым называется номиналь­ное напряжение не более 50 В переменного и не более 110 В постоян­ного тока, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током.

Малое напряжение применяется, например, для питания ручно­го электрифицированного инструмента (класса III); местного осве­щения на станках; ручных светильников в помещениях с повышен­ной и особой опасностью; светильников общего освещения с лам­пами накаливания при высоте их подвеса менее 2,5 м. При работах в особо неблагоприятных условиях должны применяться ручные светильники напряжением не выше 12 В.

Источниками малого напряжения могут быть: гальванические элементы, аккумуляторы, выпрямители, преобразователи. Наиболее же часто применяются понижающие трансформаторы. Категорически запрещается использовать для этой цели автотрансформаторы, а также резисторы или реостаты, включенные по схеме потенциометра, так как эти устройства имеют гальваническую (электрическую) связь между первичной и вторичной сторонами, что создаёт опасность электропоражения.

В зависимости от режима нейтрали питающей сети следует заземлять или занулять корпус понижающего трансформатора, а так­же один из выводов вторичной обмотки - на случай пробоя изоля­ции между обмотками.

Корпуса электроприёмников малого напряжения не требуется заземлять (занулять), кроме электросварочных устройств и электро­приёмников во взрывоопасных помещениях, а также при работах в особо неблагоприятных условиях (в металлических котлах, сосудах, трубопроводах и т. п.).

Применение малого напряжения является эффективным способом защиты, однако, при двухполюсном прикосновении опасность пора­жения остаётся. Широкому распространению способа препятствует его неэкономичность: снижение напряжения ведёт к возрастанию тока, что вызывает необходимость увеличения сечения проводов.

Защитное отключение

Определение этого способа защиты даётся в ПУЭ: это быстро­действующее автоматическое отключение всех фаз участка сети, обеспечивающее безопасные для человека сочетания тока и време­ни его прохождения при замыканиях на корпус или снижении уров­ня изоляций ниже определённого значения.

Указанные безопасные сочетания тока и времени установлены ГОСТ 12.1.038 -82 «Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов». Например, при времени воздействия не более 0,1 с допустимый ток через тело человека состав­ляет 500 мА, при 0,2 с - 250 мА, при 0,5 с - 100 мА и т. д. Следователь­но, защита обеспечивается быстрым отключением электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током. Другими словами, электрозащитная функция УЗО заключается в огра­ничении не тока через человека, а времени его протекания.

Современные устройства защитного отключения (УЗО) имеют быстродействие от 0,03 до 0,2 с.

УЗО создаются на различных принципах действия. Наиболее со­вершенным является УЗО, реагирующее на ток утечки (дифференциальный ток). Достоинство его состоит в том, что оно защищает чело­века от поражения электрическим током не только в случае прикосно­вения к металлическим корпусам, оказавшимся под напряжением из-за повреждения изоляции (о чём говорится в приведённом определении), но и при прямом прикосновении к токоведущим частям. Именно такие УЗО ГОСТ 12.1.019 -79 относит одновременно к средствам защиты как от косвенных, так и от прямых прикосновений.

Кроме того, УЗО выполняет ещё одну важную функцию - защиту электроустановок от возгораний, первопричиной которых являются утечки, вызванные ухудшением изоляции. Известно, что более трети пожаров возникает от неисправностей электропроводок, поэтому вполне справедливо УЗО называют «противопожарным сторожем».

Применение высокочувствительных УЗО приводит к необходи­мости поддержания изоляции электрических сетей и потребителей на должном уровне, то есть в конечном счёте требует повышения куль­туры эксплуатации электроустановок. В противном случае неизбеж­ны частые перерывы электроснабжения потребителей по причине ложных срабатываний УЗО от естественных (фоновых) токов утечки.

УЗО состоит из трёх функциональных элементов: датчика, испол­нительного органа и коммутационного устройства. Датчик улавливает токи утечки, стекающие с фазных проводов на землю в случае прямого прикосновения человека или повреждения изоляции. Сигнал о нали­чии тока утечки поступает в исполнительный орган, где усиливается и преобразуется в команду на отключение коммутационного устройства.

Исполнительный орган УЗО может работать на двух различных принципах: электронном и электромеханическом. В электронном УЗО исполнительный орган содержит электронный усилитель, в каче­стве источника питания которого используется сама контролируемая сеть. Надёжность работы таких устройств зависит от наличия и ста­бильности напряжения сети.

В электромеханическом УЗО вместо электронного усилителя при­меняется магнитоэлектрическая защёлка, не требующая источника пи­тания. Надёжность таких УЗО значительно выше, они продолжают выполнять электрозащитную функцию при обрыве любого из питаю­щих нагрузку проводов. Достоинством электромеханических УЗО яв­ляется также отсутствие потребления электроэнергии в основном, де­журном режиме работы, в то время как каждое электронное УЗО по­требляет мощность от 4 до 8 Вт. Однако электромеханические УЗО существенно (в 2 - 2,5 раза) дороже электронных.

Электрическая схема электромеханического УЗО приведена на ри­сунке 10. Датчиком устройства служит трансформатор тока утечки (I),кольцевой магнитопровод которого охватывает провода, питающие нагрузку (6) и играющие роль первичной обмотки. При отсутствии тока утечки рабочие токи (I_Р) в прямом (фазном) и обратном (нуле­вом рабочем) проводах равны и наводят в магнитопроводе равные, но противоположно направленные потоки; результирующий поток равен нулю и поэтому ЭДС во вторичной обмотке отсутствует. УЗО не срабатывает. При появлении тока утечки (например, при прикос­новении человека к оголённому фазному проводу) ток в прямом про­воде превышает обратный ток на величину тока утечки (I_ут); в сер­дечнике возникает магнитный поток небаланса, а во вторичной об­мотке наводится ЭДС, пропорциональная току утечки. По обмотке магнитоэлектрической защёлки (2) протекает ток, вызывающий её срабатывание и воздействие на механизм свободного расцепления (3), отключающий контакты (4). УЗО срабатывает. Таково действие УЗО двухполюсного исполнения в цепи однофазной нагрузки.

Для работы в трёхфазной сети (как трёх-, так и четырехпроводной) УЗО выполняется четырёхполюсным, то есть магнитопровод охватывает три фазных и нулевой рабочий проводники. Согласно первому закону Кирхгофа при любой несимметрии нагрузки алгебраическая сумма мгновенных значений токов в проводах, питающих нагрузку, равна нулю, результирующий поток в магнитопроводе и ЭДС во вто­ричной обмотке отсутствует; УЗО не срабатывает. ЭДС во вторичной обмотке наводится и УЗО срабатывает лишь от токов, замыкающихся по путям утечки, минуя нагрузку. Другими словами, токи, замыкающиеся через нагрузку (рабочий ток, сверхток перегрузки), а также токи одно-, двух-, трёхфазных коротких замыканий между проводами, пи­тающими нагрузку, не могут вызвать срабатывание УЗО. Заметим, что двухполюсное прикосновение человека с изоляцией от земли УЗО воспринимает как нагрузку и не срабатывает, что является недостат­ком, принципиально присущим устройствам защитного отключения.

Из сказанного следует, что УЗО не защищает сеть от сверхтоков перегрузок и коротких замыканий, то есть применение УЗО не должно означать отказа от автоматов защиты сети или плавких пре­дохранителей. Некоторые типы устройств защитного отключения (в основном, зарубежного производства) совмещают в себе функции УЗО и автоматического выключателя, что неизбежно ведёт к сни­жению надёжности и повышению стоимости за счёт усложнения схемы и увеличения количества компонентов.

УЗО является высокоэффективным и перспективным способом защиты. Оно используется в электроустановках до I кВ в дополне­ние к защитному заземлению (занулению), а также в качестве ос­новного или дополнительного способа защиты, когда другие спосо­бы и средства неприменимы или малоэффективны.

В настоящее время в Российской Федерации действует ряд норма­тивных документов, регламентирующих технические параметры и требования к применению УЗО в электроустановках зданий. Ниже приводится перечень основных документов с краткими выдержками, касающимися применения УЗО.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) Изд.7-е, 1999г.

Раздел 6 "Электрическое освещение".

П. 6.1.14. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при высоте установки светильников общего освещения над полом или площадкой обслуживания менее 2,5 м применение све­тильников класса защиты 0 запрещается, необходимо применять светильники класса защиты 2 или 3. Допускается использование светильников класса защиты 1, в этом случае цепь должна быть защищена устройством защитного отключения (УЗО) с током сраба­тывания до 30 мА...

П. 6.1.16. Для питания светильников местного стационарного осве­щения с лампами накаливания должны применяться напряжения: в по­мещениях без повышенной опасности - не выше 220 В и в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных - не выше 50 В. В помеще­ниях с повышенной опасностью и особо опасных допускается напря­жение до 220 В для светильников, в этом случае должно быть преду­смотрено или защитное отключение линии при токе утечки до 30 мА, или питание каждого светильника через разделяющий трансформатор.

П. 6.1.17....Переносные светильники, предназначенные для под­вешивания, настольные, напольные и т.п. приравниваются при выборе напряжения к стационарным светильникам местного стационарного освещения (п.6.1.16.)...

П. 6.1.48. При выполнении схем питания светильников и штеп­сельных розеток следует выполнять требования по установке УЗО, изложенные в гл. 7.1.и 7.2.

П. 6.1.49 Для установок наружного освещения: освещения фасадов зданий, монументов и т.п.. наружной световой рекламы, и указателей в сетях TN-S или TN-C-S рекомендуется установка УЗО с током сраба­тывания до 30 мА, при этом фоновое значение токов утечки должно быть по крайней мере, в 3 раза меньше уставки срабатывания УЗО по дифференциальному току.

П. 6.4.18. Установки световой рекламы, архитектурного осве­щения зданий следует, как правило, питать по самостоятельным ли­ниям - распределительным или от сети зданий, допускаемая мощ­ность указанных установок не более 2 кВт на фазу при наличии ре­зерва мощности сети.

Для линии должна предусматриваться защита от сверхтока и то­ков утечки (УЗО).

Раздел 7. «Электрооборудование специальных установок»

Глава 7.1. «Электроустановки жилых, общественных, админист­ративных, бытовых зданий»

П. 7.1.48....В ванных комнатах квартир и номеров гостиниц допус­кается установка штепсельных розеток в зоне 3 по ГОСТ Р 50571.11-96, присоединяемых к сети через разделительные трансформаторы или защищенных устройством защитного отключения, реагирующим на дифференциальный ток, не превышающий 30 мА...

П. 7.1.71. Для защиты групповых линий, питающих штепсель­ные розетки для переносных электрических приборов, рекоменду­ется предусматривать устройства защитного отключения (УЗО).

П. 7.1.72. Если устройство защиты от сверхтока (автоматиче­ский выключатель, предохранитель) не обеспечивает время автома­тического отключения 0,4 с при номинальном напряжении 220 В из-за низких значений токов короткого замыкания и установка (квар­тира) не охвачена системой уравнивания потенциалов, установка УЗО является обязательной.

П. 7.1.73. При установке УЗО последовательно должны выпол­няться требования селективности. При двух- и многоступенчатой схемах УЗО, расположенное ближе к источнику питания, должно иметь уставку и время срабатывания не менее чем в 3 раза большие, чем у УЗО, расположенного ближе к потребителю.

П. 7.1.74. В зоне действия УЗО нулевой рабочий проводник не должен иметь соединений с заземленными элементами и нулевым защитным проводником.

П. 7Л.75. Во всех случаях применения УЗО должно обеспечи­вать надежную коммутацию цепей нагрузки с учетом возможных перегрузок.

П. 7.1.76....Не допускается использовать УЗО в групповых ли­ниях, не имеющих защиты от сверхтока, без дополнительного аппа­рата, обеспечивающего эту защиту.

При использовании УЗО, не имеющих защиты от сверхтока, необ­ходима их расчетная проверка в режимах сверхтока с учетом защит­ных характеристик вышестоящего аппарата, обеспечивающего защиту от сверхтока.

П. 7.1.77. В жилых зданиях не допускается применять УЗО, ав­томатически отключающие потребителя от сети при исчезновении или недопустимом падении напряжения сети. При этом УЗО долж­но сохранять работоспособность на время не менее 5 сек. при сни­жении напряжения до 50% номинального.

П. 7.1.78. В зданиях могут применяться УЗО типа "А", реаги­рующие как на переменные, так и на пульсирующие токи повреж­дений, или "АС", реагирующие, только на переменные токи утечки.

Источником пульсирующего тока являются, например, стираль­ные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники све­та, телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры и др.

П. 7.1.79. В групповых сетях, питающих штепсельные розетки,
следует применять УЗО с номинальным током срабатывания не
более 30 мА.

Допускается присоединение к одному УЗО нескольких группо­вых линий через отдельные автоматические выключатели (предо­хранители).

Установка УЗО в линиях, питающих стационарное оборудование и светильники, а также в общих осветительных сетях, как правило, не требуется.

П. 7.1.80. В жилых зданиях УЗО рекомендуется устанавливать на квартирных щитках, допускается их установка на этажных щитках.

П. 7.1.81. Установка УЗО запрещается для электроприемников, отключение которых может привести, к ситуациям, опасным для потребителей (отключению пожарной сигнализации и т.п.).

П. 7.1.82. Обязательной является установка УЗО с номинальным током срабатывания не более 30 мА для групповых линий, питающих розеточные сети, находящиеся вне помещений и в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью, например в зоне 3 ван­ных и душевых помещений квартир и номеров гостиниц.

П. 7.1.83. Суммарный ток утечки сети с учетом присоединяемых стационарных и переносных электроприемников в нормальном ре­жиме работы не должен превосходить 1/3 номинального тока УЗО. При отсутствии данных ток утечки электроприемников следует принимать из расчета 0,4 мА на 1 А тока нагрузки, а ток утечки сети - из расчета 10 мкА на 1 м длины фазного проводника.

П. 7.1.84. Для повышения уровня защиты от возгорания при за­мыканиях на заземленные части, когда величина тока недостаточна для срабатывания максимальной токовой защиты, на вводе в кварти­ру, индивидуальный дом и т.п. рекомендуется установка УЗО с током срабатывания до 300 мА.

П. 7.1.85. Для жилых зданий при выполнении требований п. 7.1.83 функции УЗО по п.п. 7.1.79 и 7.1.84 могут выполняться од­ним аппаратом с током срабатывания не более 30 мА.

П. 7.1.86. Если УЗО предназначено для защиты от поражения элек­трическим током и возгорания или только для защиты от возгорания, то оно должно отключать как фазный, так и нулевой рабочий проводники, защита от сверхтока в нулевом рабочем проводнике не требуется.

ГОСТ Р 50669-94 «Электроснабжение и электробезопасность мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металличе­ским каркасом для уличной торговли и бытового обслужива­ния населения. Технические требования».

Область применения: Настоящий стандарт устанавливает требо­вания к электроснабжению и к электробезопасности мобильных (инвентарных) зданий выполненных из металла или имеющих ме­таллический каркас, предназначенных для уличной торговли и бы­тового обслуживания населения (торговые павильоны, киоски, па­латки, кафе, будки, фургоны, боксовые гаражи и т.п.).

В п.4.2.9 указывается: «Вводно-распределительные устройства зданий должны содержать аппараты управления и защиты, включая УЗО с уставкой по току утечки не выше З0мА».

Данный стандарт является первым и пока единственным отече­ственным нормативным документом, предписывающим обязатель­ное применение УЗО для определенного класса электроустановок.

Введение данного стандарта при отсутствии соответствующего требования в ПУЭ обусловлено особыми условиями эксплуатации по­добных сооружений. Они устанавливаются в общественных местах, где с ними контактирует большое количество людей, для которых эти металлические сооружения представляют чрезвычайную опасность, поскольку условия их эксплуатации равнозначны эксплуатации элек­троустановок в особо опасных помещениях.

Поправка к ГОСТ Р 50669-94 (письмо Главгосэнергонадзора от 14.02.96 №42-6/113-ЭТ).

п.4.2.9. Вводно-распределительные устройства зданий должны содержать аппараты управления и защиты, включая УЗО с устав­кой по току утечки не выше З0мА.

п.4.2.6. В месте присоединения наружной электропроводки к питающей электрической сети должны быть установлены аппараты защиты от короткого замыкания.

п.4.5.5. Для УЗО проверка должна осуществляться ежемесячно.

Сигнализация, блокировка, знаки безопасности

Сигнализация (звуковая, световая) применяется в дополнение к другим способам и средствам защиты. Чаще всего она предупрежда­ет о наличии напряжения на электроустановке или её части. Имеются устройства, сигнализирующие о недопустимом приближении к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Таковы сигнализа­торы, встроенные в монтёрскую защитную каску, или устройства, подающие звуковой и световой сигналы при приближении стрелы автокрана к проводам воздушной линии.

Недоступность токоведущих частей может обеспечиваться при­менением различного рода блокировок (электрических, механиче­ских и др.) Блокировки исключают доступ к токоведущим частям, пока с них не снято напряжение, либо обеспечивают автоматическое снятие напряжения при появлении возможности прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям. Часто блокировка применяется совместно с сигнализацией.

В Правилах подчёркивается, что устройства, сигнализирующие об отключённом состоянии аппаратов, блокирующие устройства яв­ляются только вспомогательными средствами, на основании показа­ний или действия которых не допускается делать заключение об от­сутствии напряжения. Вместе с тем указание этих устройств о нали­чии напряжения являются безусловным признаком недопустимости приближения к данному оборудованию.

Плакаты и знаки безопасности относятся к электрозащитным средствам. По своему назначению они делятся на предупреждаю­щие, запрещающие, предписывающие и указательные, а по харак­теру применения могут быть постоянными и переносными.

Перечень, размеры, форма, места и условия применения плакатов знаков безопасности регламентированы Правилами применения и ис­пытания средств защиты, используемых в электроустановках.

Электрическое разделение сети

Как самостоятельный способ защиты или в дополнение к друго­му, например, к малому напряжению, можно применять разделение сети на отдельные, электрически не связанные между собой участки. Для этого применяют разделяющий трансформатор. По ГОСТ 12.1.009-76 это специальный трансформатор, предназначенный для отделения приёмника энергии от первичной сети и сети заземления.

ПУЭ предъявляют к разделяющим трансформаторам опреде­лённые требования.

Они должны удовлетворять специальным техническим услови­ям в отношении надёжности конструкции и повышенных испыта­тельных напряжений, что исключает пробой изоляции между пер­вичной и вторичной обмотками.

От разделяющего трансформатора разрешается питание только одного электроприёмника с номинальным током плавкой вставки или расцепителя автомата на первичной стороне не более 15 А.

Заземление вторичной обмотки трансформатора не допускается. Корпус трансформатора в зависимости от режима нейтрали питающей сети должен быть заземлён или занулён. Заземление корпуса электро­приёмника, присоединённого к такому трансформатору, не требуется.

Первичное напряжение трансформатора должно быть до 1000 В, а вторичное до 380 В, то есть трансформатор может понижать на­пряжение, например, до малого, но может иметь коэффициент трансформации, равный 1.

Выполнение приведённых требований обеспечивает надёжную изоляцию вторичной цепи от первичной сети, сети заземления и земли, что гарантирует безопасность однополюсного прикосновения к токоведущей части или к корпусу электроприёмника, оказавшемуся под напряжением. Сохраняется опасность поражения при двухполюсных прикосновениях, а также при двойных замыканиях во вторичной сети, однако при соблюдении всех требований ПУЭ к разделяющим транс­форматорам и надлежащем контроле за их техническим состоянием вероятность таких замыканий невелика.

Разделение сети можно осуществить также с помощью преобра­зователя, имеющего раздельные (не связанные электрически) об мотки, и питающего только один электроприёмник (например, пре­образователь частоты на 200 или 400 Гц).

Способ отличается высокой эффективностью защиты, применя­ется в установках до 1 кВ, работающих в условиях повышенной и особой опасности (например, ручной электроинструмент). Недостат­ком способа является его неэкономичность (для каждого электропри­ёмника нужен разделяющий трансформатор или преобразователь).

Контроль изоляции

Поддержание сопротивления изоляции на высоком уровне уменьшает вероятность замыканий на землю, на корпус и пораже­ний людей электрическим током. Контроль изоляции может быть приёмосдаточным, периодическим или постоянным (непрерывным).

В мало разветвлённых сетях с изолированной нейтралью, где ём­кость фаз относительно земли невелика, сопротивление изоляции яв­ляется основным фактором безопасности. Поэтому ПУЭ требует в се­тях до и выше 1 кВ с изолированной нейтралью осуществлять по­стоянный контроль изоляции.

В сетях с большой ёмкостью и в сетях с заземлённой нейтралью сопротивление изоляции не определяет безопасности, однако повре­ждение изоляции может стать причиной поражения при прикоснове­нии к изолированной токоведущей части. Поэтому и в таких сетях должен проводиться контроль изоляции, правда, можно ограничиться периодическим контролем.

Правила предусматривают проведение периодических проверок сопротивления изоляции магаомметром. Измеряется сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли и между фазами на каж­дом участке между двумя последовательно установленными предо­хранителями, выключателями и другими устройствами или за послед­ним предохранителем (выключателем). Сопротивление изоляции каж­дого участка в установках напряжением до 1000 В согласно ПУЭ должно быть не ниже 0,5 МОм на фазу. Неудобство таких измерений состоит в том, что они должны проводиться при полном снятии на­пряжения с установки и при отключенных электроприёмниках (в осве­тительных сетях - при вывернутых лампах накаливания). В настоящее время разработаны приборы, позволяющие измерять сопротивление изоляции под напряжением и при включённых электроприёмниках.

Постоянный (непрерывный) контроль изоляции проводится под рабочим напряжением с подключёнными потребителями, поэтому он даёт информацию о величине сопротивления изоляции всей электроустановки. Наиболее простой схемой постоянного контроля изоляции является схема трёх вольтметров (рис.11).

Принцип действия схемы трех вольтметров можно уяснить с помощью векторных диаграмм (рис. 12).

При нормальном состоянии изоляции (рис. 12а) каждый из вольтметров показывает напряжение соответствующей фазы относительно земли. При полном (металлическом, глухом) замыкании одной из фаз, например. фазы А, на землю (рис. 12б) вольтметр, подключённый к этой фазе, покажет нуль, а вольтметры подключённые к другим фазам — линейное Напряжение.

На практике чаще возникают замыкания на землю через переходное сопротивление (неполное замыкание). В этом случае (рис.12в) вольтметр повреждённой фазы покажет напряжение больше нуля, но меньше фазного, а вольтметры исправных фаз — напряжение больше фазного, но меньше линейного. Конкретные значения показаний вольтметров определяются величиной переход­ного сопротивления в месте замыкания на землю.

Следует подчеркнуть, что в сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю искажаются лишь напряжения фаз и нейтральной точки относительно земли, тогда как напряжения меж­дуфазные (линейные) и напряжения фаз относительно нейтральной точки сохраняются неизменными, что видно из рис.12. Поэтому при указанных неисправностях электроснабжение потребителей не на­рушается. Вместе с тем режим однофазного замыкания на землю является аварийным и. согласно ПУЭ, должен быть устранен за время, не превышающее 2-х часов.

Компенсация токов замыкания на землю

Этот способ защиты применяется только в сетях выше 1 кВ с изо­лированной нейтралью, имеющих большую протяжённость, а, следо­вательно, большую ёмкость фаз по отношению к земле. В таких сетях даже при высоком качестве изоляции в случае однофазного прикосно­вения человек может быть поражён большой ёмкостной составляющей тока замыкания на землю.

Компенсация осуществляется при помощи дугогасящего реакто­ра, включённого между нейтралью трансформатора и землёй. Индук­тивный ток реактора и ёмкостная составляющая тока замыкания на землю находятся в противофазе и взаимно компенсируются в теле человека. Меняя индуктивность реактора, можно добиться полной компенсации, когда ток через человека будет практически равен ну­лю (при исправной изоляции), то есть однофазное прикосновение че­ловека даже к токоведущей части будет безопасным. В этом смысле данный способ теоретически можно рассматривать как защиту не только от косвенных, но и от прямых прикосновений.

Средства индивидуальной защиты

Электрозащитные средства служат для защиты людей, рабо­тающих в электроустановках, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. Они делятся на основные и дополнительные.

К основным относятся средства защиты, изоляция которых дли­тельно выдерживает рабочее напряжение электроустановки, и кото­рые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

К дополнительным относятся средства защиты, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от пора­жения, а применяются совместно с основными средствами!

Кроме электрозащитных средств, при работах в электроустанов­ках следует при необходимости применять такие средства индиви­дуальной защиты, как очки, каски, противогазы, рукавицы, предо­хранительные монтёрские пояса и страховочные канаты.

В «Правилах применения и испытания средств защиты, исполь­зуемых в электроустановках» дана классификация средств защиты, изложены требования к ним, указания по эксплуатации, методика и нормы испытаний.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. ЗАЩИТА ОТ КОСВЕННЫХ ПРИКОСНОВЕНИЙ

Выше (п.З) рассмотрены технические меры зашиты от поражения электрическим током при прямых прикосновениях к токоведущим частям. Некоторые из этих мер могут защитить не только от прямых, но и от косвенных прикосновений и в этом смысле являются универсальными. Далее рассматриваются специфические меры защиты от косвенных прикосновений. Следует подчеркнуть, что эти меры не могут по своему принципу действия обеспечить защиту от прямых прикосновений. Здесь же рассматриваются некоторые варианты совмест­ного применения отдельных способов и средств защиты.

Защитное заземление. Зануление

В вопросах применения и практического выполнения защитного заземления и зануления следует руководствоваться требованиями не только ПУЭ, но и нового комплекса российских стандартов ГОСТ Р 50571, гармонизированных со стандартами Международной электро­технической комиссии (МЭК). В настоящее время идёт работа над но­вой редакцией ПУЭ с целью приведения их в соответствие с указан­ными стандартами. В ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» приводится классификация систем заземления электрических сетей: IT, TT, TN-C, TN-C-S, TN-S (см. рис.13). Применительно к сетям переменного тока напряжением до 1 кВ обозначения имеют следующий смысл. Первая буква - харак­тер заземления источника питания (режим нейтрали вторичной обмотки трансформатора): I - изолированная нейтраль; Т- глухозаземленная нейтраль. Вторая буква - характер заземления открытых проводящих частей (металлических корпусов) электроустановки: Т- непосредст­венная связь открытых проводящих частей (ОПЧ) с землёй (защитное заземление); N- непосредственная связь ОПЧ с заземлённой нейтралью источника питания (зануление). Последующие буквы (если они имеются) - устройство нулевого рабочего и нулевого защитного про­водников: С - нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники объединены по всей сети; C-S-проводники N и РЕ объединены в части сети; S - проводники N и РЕ работают раздельно во всей сети.

Информационное письмо Главгосэнергонадзора № 42-6/14-ЭТ от 26.07.96 г. вводит в п. 1.7.17 и 1.7.18 ПУЭ 6-го издания опреде­ления нулевых проводников трехпроводной групповой сети проводником (РЕ) в электроустановках называется про­водник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный провод­ник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.

Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электро­приемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генера­тора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.

Совмещенным нулевым рабочим и защитным проводником (PEN) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, сочетающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Проводники, используемые в различных типах сетей, должны иметь определённые обозначения и расцветку (см. табл. 1).

Указанная выше расцветка проводников (жил кабеля) соответству­ет международным стандартам и введена с целью предотвращения ошибочного подключения к корпусу электроприемника фазного про­водника вместо нулевого защитного.

Требования обеспечения возможности легкого распознавания час­тей, относящихся к отдельным элементам электроустановки, содер­жится также в п. 1.1.28 6-го издания ПУЭ.

По определению ГОСТ 12.1.009 -76, защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эк­вивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Область применения этих способов защиты определяется режи­мом нейтрали и классом напряжения электроустановки. В этом от­ношении ПУЭ выделяют следующие группы электроустановок трёхфазного переменного тока:

- выше I кВ в сетях с эффективно заземлённой нейтралью;

- выше I кВ в сетях с изолированной нейтралью;

- до I кВ с глухозаземленной нейтралью;

- до I кВ с изолированной нейтралью.

Зануление применяется лишь в одной из перечисленных групп - в электроустановках до I кВ с глухозаземленной нейтралью. В соот­ветствии с требованиями ПУЭ такие установки выполняются четырёхпроводными. В остальных группах электроустановок применя­ется защитное заземление.

Рассмотрим сеть напряжением до I кВ с изолированной нейтра­лью (рис. 13 и 14). В такой сети (по международной классификации сеть типа IT) величина тока замыкания на землю, а, следовательно, и вероятность поражения человека зависит от сопротивления путей утечки. Каждый из фазных проводов (L₁, L₂, L₃) связан с землёй двумя параллельными цепями (активная и ёмкостная утечка).

На рис.14-а показаны лишь утечки провода L2. Сопротивление актив­ной утечки r_из определяется качеством изоляции, ёмкостной утечки - протяжённостью и разветвлённостью сети. В сети до I кВ при хо­рошей изоляции (r_из > 500 кОм) и малой протяжённости (С = 0) со­противление путей утечки велико, а ток замыкания на землю мал, то есть однополюсное прикосновение может быть безопасным для человека даже при отсутствии защитного заземления. Однако этот случай следует рассматривать лишь как теоретический, так как на практике жёсткое выполнение этих условий едва ли возможно. По­этому применение защитного заземления является обязательным.

Принцип действия защитного заземления заключается в том, что человек, прикоснувшийся к корпусу оборудования, находящемуся под напряжением, оказывается включённым параллельно заземлителю, имеющему значительно меньшее сопротивление, чем тело человека. В результате большая часть тока замыкания на землю пройдёт через заземлитель и лишь незначительная - через тело человека. При отсутст­вии заземлителя весь ток замыкания на землю пройдёт через тело чело­века, что может привести к поражению. Из сказанного следует, что чем меньше сопротивление заземлителя, тем надёжнее защита человека.

В соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства в сети до I кВ с изолированной нейтралью не должно превышать 4 Ом, а при мощности питающего трансформатора 100 кВА и менее - 10 Ом. Для зазеления в первую очередь используют естественные заземлители, то есть находящиеся в соприкосновении с землёй элек­тропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений произ­водственного и другого назначения. Использование протяжённых и разветвлённых естественных заземлителей позволяет снизить сопро­тивление заземляющего устройства, а также способствует выравни­ванию потенциала. Если естественные заземлители обеспечивают выполнение всех требований, предъявляемых к параметрам зазем­ляющих устройств, то искусственные заземлители (специально вы­полненные для целей заземления) можно не сооружать.

Как уже сказано, зануление применяется в электроустановках до I кВ с глухозаземлённой нейтралью (сети типа TN). Из рис. 14-б видно, что в момент замыкания фазы на корпус образуется петля «фаза-нуль»: начало фазной обмотки трансформатора - фазный провод - место про­боя изоляции - провод РЕ- провод PEN-нейтраль трансформатора. Та­ким образом, зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание (к.з.). Под действием тока к. з. срабатывает защита (предохранитель, автоматический выключатель), и поврежденная часть установки отключается от питающей сети. Чем быстрее произойдёт от­ключение, тем эффективнее защитное действие зануления: пока повре­ждённая часть установки остаётся под напряжением, прикосновение ко всем занулённым корпусам электрооборудования (в том числе исправного) опасно. Для уменьшения этой опасности выполняют повторное заземление нулевого провода: ту же роль играет присоединение зануленных корпусов к заземлителю, однако полностью устранить опасность электропоражения такими мерами не удаётся. В соответствии с требованиями ПУЭ в сети напряжением 380 В сопротивление повторного заземления нулевого провода не должно превышать 30 Ом.

Для быстрого и надёжного отключения поврежденной части электроустановки нужно, чтобы ток к. з. имел достаточную величину, а для этого сопротивление петли «фаза-нуль» должно быть малым.

Другими словами, проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус возникал ток к. з., превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток ближайшей плавкой вставки. 1

Как сказано выше, сети переменного тока напряжением до I кВ с глухо заземлённой нейтралью и занулением электроприёмников (сети: типа TN) имеют три разновидности: TN-C, TN-C-S и TN-S (см. рис.13). В этих сетях используются три наименования нулевых проводников: нулевой рабочий (N), нулевой защитный (РЕ) и совмещённый нулевой рабочий и защитный (PEN). В схеме сети имеется характерная точка, где PEN - проводник разветвляется на N- и РЕ - проводники.

Положение этой точки в конечном счёте определяет параметры и свойства указанных типов сетей: количество и наименование про­водов в наружной электропроводке (в питающей линии), во внут­ренней электропроводке (в групповых линиях) как в однофазной, так и в трёхфазной сети. Основные характеристики сетей с зануле­нием представлены в таблице 2.

Таблица 2
Тип сети	Количест­во фаз	Наружная провод­ка (питающая ли­ния)	Внутренняя проводка (групповые линии)	Положение точки разветвления нулевых проводов
		Кол-во про­водов	Наименова­ние прово­дов	Кол-во про­водов	Наименование проводов
TN-C	однофазная		L.PEN		L.PEN	на вводе в элек-
	трехфазная		LbL2,L3,PEN		UUUPEN	троприёмник
TN-C-S	однофазная		L,PEN		L.N.PE	на вводе в зда-
	трехфазная	4-	ULbUPEN		UUUHPE	ние (объект)
TN-S	однофазная		L, N, РЕ		L,N,PE	на подстанции в
	трёхфазная		L,,L2,L3,N,PE		UUUHPE	нейтрали трансформатора

Разновидности системы TN (см. рис.13 и таблицу 2) различаются между собой уровнем безопасности, который в свою очередь зависит от вероятности обрыва PEN- проводника. При такой неисправности в системах TN-C и TN-C-S имеет место вынос потенциала фазы на все занулённые металлические корпуса электроприёмников, подключен­ных после точки обрыва по ходу энергии, по цепи: фаза - рабочая об­мотка электроприемника нулевой рабочий проводник - точка соеди­нения нулевых рабочего и защитного проводников - нулевой защит­ный проводник - корпус. Наибольшей вероятностью обрыва PEN -проводника характеризуется система TN-C, где этот обрыв может про­изойти как в питающей линии (особенно, если она воздушная), так и во внутренней электропроводке. Система TN-C-S обеспечивает более высокий уровень безопасности т. к. обрыв может произойти практиче­ски только в питающей линии. Однако переход к системе TN-C-S тре­бует дополнительных затрат: групповые линии внутренней проводки выполняются не двух-, а трёхпроводными. Наибольшей степенью безопасности характеризуется система TN-S, где PEN - проводник от­сутствует, а значит, рассматриваемая неисправность исключена.

Однако это достигается существенным увеличением затрат, т.к. в питающей линии по всей её длине от подстанции до потребителя необходимо иметь нулевой защитный проводник (РЕ), то есть пи­тающая линия в системе TN-S имеет на один провод больше, чем в системах TN-C и TN-C-S.

На практике должны чётко соблюдаться указанные выше области применения защитного заземления и зануления. Недопустимо приме­нение зануления в сети с изолированной нейтралью, равно как и за­щитного заземления (без соединения металлических корпусов с нуле­вым проводом) в сети с глухозаземленной нейтралью (сеть типа ТТ). Нарушение этого требования может привести к поражению электриче­ским током. Действительно, если в сети с изолированной нейтралью применить зануление, то в случае однофазного замыкания на землю нейтраль, а, следовательно, всё занулённое оборудование приобретает по отношению к земле потенциал фазы. Человек, касаясь совершенно исправного оборудования, попадает под фазное напряжение. Опас­ность усугубляется тем, что при отсутствии специальной защиты ре­жим однофазного замыкания на землю может существовать длитель­ное время. По этой причине сеть типа IN (то есть сеть с изолированной нейтралью и занулением) вовсе не предусмотрена комплексом стан­дартов ГОСТ Р 50571 как недопустимая к применению.

Наоборот, если в сети с глухозаземлённой нейтралью вместо зануления выполнить защитное заземление, то есть применить сеть 1 ТТ, то при замыкании на корпус фазное напряжение распределится между последовательно включёнными заземлителем корпуса элек­троприёмника и заземлителем нейтрали трансформатора пропор­ционально их сопротивлениям. При этом возникает реальная угроза электропоражения у потребителя или на подстанции, тем более что указанный аварийный режим может существовать длительное вре­мя, ибо ток, проходящий через последовательно соединённые со­противления заземлителей корпуса и нейтрали, может быть недос­таточным для срабатывания защиты электроприёмника. По указан­ной причине ПУЭ запрещает применение сети типа ТТ (п. 1.7.39).

В то же время комплекс стандартов ГОСТ Р 50571 рассматривает сеть ТТ как одну из имеющих право на существование. Более того, ГОСТ Р 50669-94 «Электроснабжение и электробезопасность мо­бильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическими каркасами для уличной торговли или бытового обслуживания насе­ления» предписывает применение для электроснабжения упомяну­тых зданий именно системы ТТ как основной и лишь допускает применение системы TN-S. Тем самым считается, что первая обес­печивает более высокий уровень электробезопасности, чем вторая. Таким образом, возникает противоречие между требованиями ПУЭ и новых российских стандартов ГОСТ Р. Однако необходимо учесть, что ГОСТ Р 50669-94 требует обязательного применения в зданиях из металла устройства защитного отключения (УЗО), а сеть ТТ в со­вокупности с УЗО обеспечивает высокий уровень электробезопасности при меньших материальных затратах, чем сеть TN-S. Поэтому противоречие между указанными нормативными документами может быть снято путём внесения в них чёткого указания о том, что сеть ТТ может применяться только в совокупности с УЗО.

Выравнивание потенциалов

При пробое изоляции на корпус, присоединённый к заземлителю, обрыве и падении провода на землю потенциалы точек земной поверхности (токопроводящего пола) вблизи от заземлителя приобретают повышенное значение (см. рис.15). Наибольший потенциал, равный потенциалу заземлителя φ₃, имеет точка земли, расположен­ная точно над заземлителем. При удалении от заземлителя в любую сторону потенциалы точек земли снижаются по гиперболическому закону. Можно считать, что на расстоянии более 20 м от заземлителя зона растекания заканчивается, то есть потенциалы точек земли имеют нулевое значение.

Человек, находящийся в зоне растекания, может попасть под напряжение шага. Напряжение шага (U_ш) - это разность потенциа­лов между двумя точками земли, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0,8 м), на которых одновременно стоит человек. Из рис.15 видно, что величина U_ш зависит от:

- ширины шага: чем она больше, тем больше U_ш;

- расстояния от человека до заземлителя: при удалении от заземли­теля U_ш уменьшается, обращаясь в нуль за пределами зоны растекания;

- величины потенциала заземлителя: чем больше φ₃, тем больше U_ш.

Опасность воздействия напряжения шага состоит в том, что ток, протекая по пути «нога-нога», вызывает судороги мышц, что может привести к падению человека на землю. При этом возникает более опасная для человека петля тока, а также увеличивается расстояние между точками земли, которых он будет касаться. Индивидуальными средствами защиты от напряжения шага в установках выше 1000 В яв­ляются диэлектрические боты, а до 1000 В - диэлектрические галоши. Коллективным средством защиты является выравнивание потенциалов. Человек, который стоит на земле и касается оказавшегося под на­пряжением заземлённого корпуса (см. рис. 15), подвергается действию напряжения прикосновения. Напряжение прикосновения (Uпр) - это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи, ко­торых одновременно касается человек. Практически - это разность по­тенциалов руки φ_р и ноги φ_н человека. На рис.15 изображены два за­землённых электроприёмника, один из которых (I) расположен вблизи от заземлителя, а другой (2) вдали (в зоне нулевого потенциала).

Потенциал руки человека в обоих случаях равен потенциалу заземлителя, поэтому напряжение прикосновения определяется величиной потенциала ноги. Когда человек стоит точно над заземлителем, его рука и нога находятся под одним и тем же потенциалом φ_р = φ_н= φ_з, следовательно, Uпp= φ_р - φ_н =0, и человек не подвергается опасности. По мере

удаления от заземлителя потенциал ноги уменьшается и разность φ_р - φ_н =Uпp возрастает. Напряжение прикосновения имеет наибольшее значение в зоне нулевого потенциала, где φ_н =0, а Uпр= φ_з. В этом случае человек подвергается наибольшей опасности. Рассмотренное явление называется выносом потенциала и заключается в том, что заземлён­ное оборудование расположено слишком далеко от заземлителя.

В качестве коллективного средства защиты от напряжения шага и прикосновения применяется выравнивание потенциала (рис 16). За­земляющее устройство выполняется не в виде одного заземлителя, а состоит из совокупности вертикальных и горизонтальных металличе­ских электродов, соединённых между собой и рассредоточенных по всей площади (или по контуру) пола рабочей зоны. При небольших расстояниях между элементами контура заземления потенциалы внутри него между отдельными точками выравниваются. Однако по краям контура за пределами заземляющего устройства может иметь место крутой спад потенциальной кривой и опасные значения на­пряжений шага и прикосновения. Поэтому все заземляемое (зануляемое) электрооборудование должно быть установлено внутри конту­ра, в пределах пространства, ограниченного крайними электродами. По краям контура, за его пределами (особенно в местах проходов и проездов) укладываются в землю на различной глубине дополни­тельные стальные полосы, что уменьшает крутизну спадания по­тенциала, а значит, напряжения шага и прикосновения (рис. 16-б).

ГОСТ 12.1.009-76 определяет выравнивание потенциала как метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электри­ческой цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек. Выравнивание по­тенциала как самостоятельный способ защиты не применяется, оно яв­ляется дополнением к защитному заземлению (занулению).

Требования к конструкции и параметры устройств защитного заземления, зануления и выравнивания потенциалов содержатся в ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление» и в ПУЭ, гл. 1.7.

Система защитных проводов

В сети до 1 кВ с изолированной нейтралью может применяться сис­тема защитных проводов, при которой корпуса электроприемников электрически соединяются между собой, а также с металлическими трубопроводами, оболочками кабелей, металлическими конструкциями зданий и другими заземлителями. Такая мера защиты получила распро­странение в странах восточной Европы (страны бывшего СЭВ). В на­шей стране она применяется в передвижной энергетике, когда источник питания и потребители располагаются на транспортных средствах.

Изоляция нетоковедущих частей

В отдельных обоснованных случаях, когда другие способы и средства неприменимы или малоэффективны, защита от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, может осуществляться путём покрытия этих частей изоляционными материалами (лаками, плёнками).

Совместное применение отдельных видов защиты

Рассмотренные выше технические способы и средства защиты могут применяться как раздельно, так и в определённых сочетаниях одно с другим, что может существенно повысить электробезопасность. Сказанное иллюстрируется классами электротехнических устройств по способам защиты от поражения электрическим током (таблица 3).

		Таблица 3
Класс	Характеристика изделия	Способы (средства)
защиты		защиты от поражения
		электрическим током
	Изделия, имеющие рабочую изоляцию и не	Рабочая изоляция
	имеющие элементов для заземления.
	Изделия, имеющие рабочую изоляцию, эле-	а) Рабочая изоляция
	мент для заземления и провод без заземляю-	б) Защитное зазем-
	щей жилы для присоединения к источнику	ление (зануление)
	питания
I	Изделия, имеющие рабочую изоляцию и элемент	а) Рабочая изоляция.
	для заземления. Провод для присоединения к	б) Защитное заземле-
	источнику питания имеет заземляющую жилу и	ние (зануление)
	вилку с заземляющим контактом.
II	Изделия, имеющие двойную или усиленную	Двойная (усиленная)
	изоляцию.	изоляция
III	Изделия, не имеющие ни внутренних, ни	а) Рабочая изоляция
	внешних электрических цепей с напряжением	б) Малое напряжение
	выше 50 В. Изделия, получающие питание от	в) Электрическое раз-
	внешнего источника, должны присоединяться	деление сети.
	непосредственно к источнику питания с на-
	пряжением не выше 50 В.
	При использовании в качестве источника пи-
	тания трансформатора или преобразователя его
	входная и выходная обмотки не должны быть
	электрически связаны и между ними должна
	быть двойная или усиленная изоляция

Таблица 3 соответствует ГОСТ 12.2.007 - 75 «Изделия электротех­нические. Требования безопасности». Указанные классы защиты отно­сятся к переносным или передвижным электроприёмникам, подклю­чённым к сети через штепсельные разъёмы (розетки). В таблице 3 не упоминаются УЗО как средства электрозащиты, так как они лишь не­давно начали внедряться в практику эксплуатации в нашей стране. Между тем защитные свойства любого из рассмотренных классов мо­гут быть существенно повышены путём их сочетания с УЗО.

Устройства защитного отключения могут устанавливаться на вводе в объект (здание). При этом в зону действия УЗО входят все сети и потребители данного объекта. Другой вариант установки УЗО - на групповых линиях, питающих штепсельные розетки (разъёмы). И, наконец, могут применяться УЗО - вилки, с помо­щью которых потребители могут подключаться к сети. В зависи­мости от конструкции УЗО - вилки (двух- или трех контактная) она может включаться в соответствующую розетку двух- или трёхпроводной групповой линии (см. таблицу 4).

			Таблица 4
Групповая линия	Класс за­щиты	Способ защиты	Уровень элек­тробезопасно­сти
Двухпроводная (L,N)		Рабочая изоляция	I
Трёхпроводная (L,N,PE)	I	а) Рабочая изоляция б)Зануление	6,5
Двухпроводная GUN)		а) Рабочая изоляция б) УЗО
Трёхпроводная (L, N, РЕ)	I	а) Рабочая изоляция б)Зануление в) УЗО

Двухпроводные групповые линии имеют место в существующем фонде жилых и общественных зданий; они характеризуются низким уровнем электробезопасности, условно принятым за I (см. табл. 4). Во вновь строящихся, реконструируемых, капитально ремонтируемых зданиях должны применяться трёхпроводные групповые линии. Пе­реход от двух - к трёхпроводным групповым линиям, т. е. примене­ние зануления, повышает уровень безопасности в 6,5 раз. Примене­ние УЗО в двухпроводных линиях повышает электробезопасность в 167 раз, а в трёхпроводных - в 1075 раз. Приведённые данные полу­чены А.И. Якобсом расчётным путём; в качестве электроприёмника рассматривался бытовой холодильник (морозильник).

При использовании УЗО стационарного исполнения совместно с занулением необходимо, чтобы точка разветвления PEN - проводника на N - и РЕ - проводники находились до УЗО по ходу энергии, а в зоне действия УЗО нулевой рабочий проводник N был надёжно изолирован от РЕ - проводника, от металлических корпусов электроприёмников и от земли. Выполнение этих условий означает применение УЗО в сис­теме TN-C-S или TN-S (рис.17-а). В этом случае при замыкании на корпус ток однофазного к. з. пройдёт через УЗО только в прямом на­правлении, а обратный ток замкнётся по проводу РЕ, минуя УЗО. По­следнее сработает, то есть осуществит защиту от косвенных прикосно­вений. При этом УЗО и зануление резервируют друг друга.

Если точка разветвления нулевых проводов окажется после УЗО, что соответствует сети типа TN-C- (рис. 17-б), то при замыкании на корпус ток к. з. пройдёт через УЗО дважды - в прямом и обратном направлениях, и УЗО не сработает. В этом случае эффективность за­щиты от косвенных прикосновений будет зависеть только от работо­способности зануления. Поэтому применение УЗО в сети типа TN-C следует считать неправильным. Заметим, что при использовании УЗО - вилки указанные выше условия работоспособности УЗО вы­полняются автоматически.

Как уже говорилось, система ТТ (защитное заземление электро­приёмников в сети с глухозаземлённой нейтралью) не обеспечивает электробезопасности и потому запрещена ПУЭ. В то же время систе­ма ТТ, дополненная УЗО (см. рис. 18) предписывается ГОСТ Р 50669-94 как основная для питания мобильных зданий из металла или с металлическим каркасом. Более того, система ТТ с УЗО сво­бодна от недостатков, присущих системе TN: повышенного расхода проводов (особенно TN-S) и выноса потенциала на все занулённое оборудование в случае замыкания на корпус в любом из электропри­ёмников или в случае обрыва PEN - проводника. В системе ТТ с УЗО заземление электроприёмников не является мерой защиты от косвен­ных прикосновений, а лишь обеспечивает срабатывание УЗО. По­скольку УЗО имеет высокую чувствительность (срабатывает от то­ков, измеряемых в миллиамперах), заземлитель электроприёмников может иметь значительное сопротивление. Например, при токе сра­батывания УЗО, равном 30 мА, сопротивление заземлителя должно быть не больше 286 Ом, при этом напряжение прикосновения не пре­высит 12 В. Сооружение такого заземлителя не требует значительных затрат сил, средств и времени. Следует, однако, иметь в виду, что в случае отсутствия УЗО или его отказа, при замыкании на корпус фазное напряжение распределится между заземлителями потребителя (286 Ом) и нейтрали трансформатора (4 Ом – по норме). В рассматриваемом примере всё заземлённое оборудование потребителя длительно окажется под напряжением 217 В, что создает опасность электропоражения. В этих условиях должны предъявляться повы­шенные требования к надёжности УЗО.

Дата добавления: 2014-01-06