Лекція 8. Вимоги безпеки до технологічного обладнання і процесів. Основи електробезпеки

Розділ 3. ВИРОБНИЧА БЕЗПЕКА

8.1. Загальні вимоги безпеки до технологічного обладнання та процесів

Безпека технологічного обладнання.

У відповідності до ГОСТ 12.2.003-91 (“Оборудование производственное. Общие требования безопасности.”).

Основними вимогами безпеки, що ставляться до конструкції машин та механізмів, є безпека для здоров`я та життя людей, надійність та зручність експлуатації.

Безпека виробничого обладнання забезпечується:

- вибором безпечних принципів дії, конструктивних схем, елементів конструкції;

- використанням засобів механізації, автоматизації та дистанційного керування;

- застосуванням в конструкції засобів захисту;

- дотриманням ергономічних вимог;

- включенням вимог безпеки в технічну документацію з монтажу, експлуатації, ремонту та транспортування і зберігання обладнання;

- застосуванням в конструкції відповідних матеріалів.

Дотримання цих вимог в повному обсязі можливе лише на стадії проектування. Тому у всіх видах проектної документації передбачаються вимоги безпеки. Вони містяться в спеціальному розділі технічного завдання, технічних умов та стандартів на обладнання, що випускається.

При виборі принципу дії машини необхідно враховувати всі потенційно можливі небезпечні та шкідливі виробничі чинники. Вибираючи конструктивну схему обладнання, необхідно всі рухомі частини обладнання розташувати в корпусах, станинах. Необхідно досягати того, щоб захисні пристрої конструктивно суміщались з машиною і були її складовою частиною.

Конкретні вимоги безпеки до електрозварювальних і для плазмової обробки викладені в ГОСТ 12.2.007.8-75, а до обладнання для газополуменевої обробки і термічного напилення в ГОСТ 12.2.008-75 тощо.

Безпека технологічного процесу

Загальні вимоги до виробничих процесів регламентуються ГОСТ 12.3.002-75. Вони передбачають:

- усунення безпосереднього контакту з небезпечними речовинами;

- заміну технологічних процесів та операцій на більш безпечні;

- комплексну механізацію та автоматизацію виробництва;

- герметизацію обладнання;

- застосування засобів колективного захисту працівників;

- раціональну організацію праці та відпочинку;

- своєчасне отримання інформації про виникнення небезпечних та шкідливих виробничих факторів, захист працівників та аварійне вимкнення виробничого обладнання.

Значною мірою безпека виробничих процесів залежить від організації та раціональності планування цехів, дільниць, від рівня облаштованості робочих місць, виконання вимог безпеки до виробничих приміщень, зберігання, транспортування, складання вихідних матеріалів, заготовок та готової продукції, а також від видалення відходів, їхньої утилізації, від дотримання вимог безпеки, що ставляться до виробничого персоналу.

Конкретні вимоги безпеки при дуговому і електрошлаковому зварюванні наведені в ДСТУ 2456-94, контактному зварюванні, в ГОСТ 12.3.047-94 тощо.

Безпека при експлуатації балонів

Балони мають розраховуватися і виготовлятися за нормативною документацією, узгодженою з Держнаглядохоронпраці України.

Балони для розчиненого ацетилену повинні бути заповнені відповідною кількістю пористої маси і розчинника.

Написи на балоні наносять по обводу. Зовнішня поверхня балонів повинна бути пофарбована відповідно до таблиці. Фарбування наново виготовлених балонів і нанесення надписів здійснюється підприємствами-виготовлювачами, а під час експлуатації – наповнювальними станціями або випробувальними пунктами.

Експлуатація, зберігання і транспортування балонів на підприємстві повинні здійснюватись відповідно до вимог інструкції, затвердженої в установленому порядку. При експлуатації балонів забороняється повністю виробляти газ, який в них знаходиться. Залишковий тиск газу в балоні повинен бути не менше 0,05 Мпа (0,5 кгс/см²).

Балони з газами можуть зберігатись як у спеціальних приміщеннях, так і на відкритому повітрі, в останьому випадку вони повинні бути захищені від атмосферних опадів і сонячних променів. Складське зберігання в одному приміщенні балонів з киснем і горючими газами забороняється.

Балони з газом, які встановлюються в приміщеннях, повинні знаходитись на відстані не менше 1 м від радіаторів опалення та інших опалювальних приладів і печей не менше на 5 м від джерела тепла з відкритим вогнем.

Наповнені балони з насадженими на них башмаками мають зберігатися у вертикальному положенні. Для запобігання падіння балони треба встановлювати в спеціально обладнані гнізда, клітки або огороджувати бар`єром.

Склади для зберігання балонів, наповнених газами, повинні бути одноповерховими, з перекриттям легкого типу і не мати горищних приміщень, мати природну або штучну вентиляцію.

Безпека при вантажно-розвантажувальних роботах (викладена в посібники “Основи охорони праці” В.Ц.Житецького, 2000р видання, стр. 240-252)

8.2. Основи електробезпеки

8.2.1 Електротравматизм та дія електричного струму на організм людини

Аналіз нещасних випадків в промисловості, свідчить про те, що кількість травм, викликаних дією електрики, порівняно невелика і складає 0,5-1% від загальної кількості нещасних випадків. Проте з загальної кількості нещасних випадків зі смертельним наслідком на виробництві 20-40% трапляється внаслідок ураженням електрострумом, що більше, ніж в наслідок дії інших причин, причому близько 80% смертельних уражень електричним струмом відбувається в електроустановках напругою до 1000 В.

Проходячи через тіло людини, електричний струм справляє термічну, електролітичну, механічну та біологічну дію.

Термічна дія струму проявляється через опіки окремих ділянок тіла, нагрівання до високої температури кровоносних судин, нервів, серця, мозку та інших органів, котрі знаходяться на шляху струму, що викликає в них суттєві функціональні розлади.

Електролітична дія струму характеризується розкладом органічної рідини, в тому числі і крові, що супроводжується значними порушеннями їх фізично-хімічного складу.

Механічна (динамічна) дія – це розшарування, розриви та інші подібні ушкодження тканин організму, в тому числі м`язової тканини, стінок кровоносних судин, судин легеневої тканини внаслідок електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари від перегрітої струмом тканинної рідини та крові.

Біологічна дія струму проявляється через подразнення та збудження живих тканин організму, а також через порушення внутрішніх біологічних процесів, що відбуваються в організмі і котрі тісно пов`язані з його життєвими функціями.

Види електричних травм

Різноманітність впливу електричного струму на організм людини призводять до електротравм, котрі умовно поділяються на два види:

загальні електротравми;

місцеві електротравми.

Місцева електротравма – яскраво виявлене порушення щільності тканин тіла, в тому числі кісток, викликане впливом електричного струму або електричної дуги. Найчастіше – це поверхневі ушкодження, тобто ушкодження шкіри, а інколи й інших м`яких тканин, зв`язок або кісток.

Приблизно 75% випадків ушкодження людей струмом супроводжується виникненням місцевих електротравм:

- електричні опіки;

- електричні знаки;

- металізація шкіри;

- механічні пошкодження;

- електроофтальмія;

- змішані травми.

Електричний знак – це чітко окреслена пляма діаметром 1 – 5 мм сірого або блідо-жовтого кольору, що з`являється на поверхні шкіри людини, що зазнала дії струму.

Електрометалізація – проникнення в шкіру частинок металу внаслідок його розбризкування та випаровування під дією струму.

Механічні ушкодження є в більшості випадків наслідком різких скорочень м`язів під впливом струму, котрий проходить через тіло людини. Внаслідок цього можуть відбутися розриви сухожиль, шкіри, кровоносних судин та нервової тканини і навіть переломи кісток.

Електрофтальмія – це запалення зовнішніх оболонок очей.

Електричний удар – збудження живих тканин організму електричним струмом, що супроводжується судомним скороченням м`язів. Такий удар може призвести до порушення і навіть повного припинення роботи легенів та серця.

Фактори, що впливають на наслідки ураження електричним струмом

Сила струму. Зі зростанням сили струму небезпека ураження ним тіла людини зростає. Розрізняють порогові значення струму (при частоті 50 Гц):

- пороговий відчутний струм – 0,5 – 1,5 мА;

- пороговий невідпускний струм 10 – 15 мА;

- пороговий фібриляційний струм.

Опір тіла людини проходженню струму. Він складається з опору тонких зовнішніх шарів шкіри, котрі контактують з електродами, і з опору внутрішніх тканин тіла. Найбільший опір струму чинить шкіра. На місці контакту електродів з тілом утворюється своєрідний конденсатор, однією обкладкою котрого є електрод, другою – внутрішні струмопровідні тканини, а діелектриком – зовнішній шар шкіри.

Таким чином, опір тіла людини складається з ємнісного та активного опорів. Величина електричного опору тіла залежить від стану рогового шару шкіри, наявності на її поверхні вологи та забруднень, від місця прикладання електродів, частоти струму, величини напруги, тривалості дії струму. Ушкодження рогового шару (порізи, подряпини, волога, потовиділення) зменшують опір тіла, а відтак – збільшують небезпеку ураження. Опір тіла людини в практичних розрахунках приймається рівним 1000 Ом.

Вид і частота струму. При змінному струмі через наявність в опорі тіла людини ємнісної складової зростання частоти прикладеної напруги супроводжується зменшенням повного опору тіла та зростанням струму, що проходить через тіло людини. Можна було припустити, що зростання частоти призведе до підвищення цієї небезпеки, Однак це припущення справедливе лише в діапазоні частот до 50 Гц. Подальше ж підвищення частоти, незважаючи на зростання струму, що проходить через людину, супроводжується зниженням небезпеки ураження, котра повністю зникає при частоті 450 – 500 Гц, тобто струм такої та більшої частоти – не може викликати смертельного ураження внаслідок припинення роботи серця або легенів, а також інших життєво важливих органів. Однак ці струми зберігають небезпеку опіків при виникненні електричної дуги та при проходженні їх безпосередньо через тіло людини. Значення фібриляційного струму при частотах 50 – 100 Гц практично однакові; при частоті 200 Гц фібриляційний струм зростає приблизно в два рази в порівнянні з його значенням при 50 – 100 Гц, а при частоті 400 Гц – більше ніж в 3 рази.

Постійний струм приблизно в 4 – 5 разів безпечніший, ніж змінний струм частотою 50 Гц. Цей висновок впливає з порівнянням значень порогових невідпускаючих струменів (50-80 мА для постійного та 10-15 мА для струму частотою 50 Гц) і гранично витримуваних напруг: людина, тримаючи циліндричні електроди в руках, в змозі витримати (за больовими відчуттями) прикладену до неї напругу не більше 21-22 В при 50 Гц і не більше 100-105 В для постійного струму. Постійний струм, проходячи через тіло людини, викликає слабші скорочення м`язів і менш неприємні відчуття порівняно зі змінним того ж значення. Лише в момент замикання і розмикання ланки струму людина відчуває короткочасні болісні відчуття внаслідок судомного скорочення м`язів. Порівняльна оцінка постійного і змінного струмів справедлива лише для напруг до 500 В. Вважається, що при більш високих напругах постійний струм стає небезпечнішим, ніж змінний частотою 50 Гц.

Тривалість проходження струму через організм істотно впливає на наслідок ураження: зі зростанням тривалості дії струму зростає ймовірність важкого або смертельного наслідку.

Шлях протікання струму через людину. Якщо на шляху струму виявляються життєво важливі органи – серце, легені, головний мозок, то небезпека ураження досить велика. Якщо ж струм проходить іншими шляхами, то його вплив на життєво важливі органи може бути лише рефлекторним, а не безпосереднім.

Індивідуальні властивості людини. Особливо сприйнятливими до електричного струму є особи, котрі нездужають на захворювання шкіри, серцево-судинної системи, органів внутрішньої секреції, легенів, мають нервові хвороби.

Важливе значення має психічна підготовленість до можливої небезпеки ураження струмом. В переважній більшості випадків несподіваний електричний удар навіть за низької напруги призводить до важких наслідків. Проте за умови, коли людина очікує удару, то ступінь ураження значно знижується. Досвід, вміння адекватно оцінити ситуацію щодо небезпеки, що виникла, а також застосувати раціональні засоби звільнення від струму дозволяють уникнути важкого ураження.

Причини електротравм:

- дотик до струмоведучих частин під напругою внаслідок недотримання правил безпеки, дефектів конструкції та монтажу електрообладнання;

- дотик до неструмоведучих частин, котрі опинились під напругою внаслідок пошкодження ізоляції, перехрещування проводів;

- помилкове попадання напруги в установку, де працюють люди;

- відсутність надійних захисних пристроїв.

8.2.2. Захист від ураження електричним струмом

Класифікація методів безпечної ексшіуатащі електроустановок.

Безпечна експлуатація електроустановок забезпечується трьома методами:

1 – Застосуванням захисних мір.

Це схемні або конструктивні рішення які зни­жують небезпеку поразки людини електричним струмом. Умовно поділяються на захисні міри нормального режиму, аварійного режиму (у випадку появи напруги на корпусах електроустановок), комбінованої дії.

2 – Використанням електрозахисних засобів.

Злектрозахисні засоби – це вироби, що переносять або перевозять, яки служать для захисту персоналу від поразки електричним струмом під час виконання робіт. До них відносяться: інструменти, спецодяг і захисні засоби.

3 – Дотримання захисних заходів.

Захисні заходи – це сукупність вимог до працюючих і порядку виконання робіт.

Захисні міри при нормальному режимі роботи електричних установок

До захисних мір при нормальному режимі роботи електричних установок відносяться:

- ізоляція струмопровідних частин

- недоступність струмопровідних частин

- блоківки безпеки

- орієнтування в електроустановках

- ізоляційні площадки

- захисне замикання (шунтування фази)

Ізоляція струмопровідних частин

Ізоляція – шар діелектрика або конструкція, виконана із діелектрика, при до­помозі яких струмопровідні частини відокремлюються одна від одної або від інших конструктивних частин обладнання.Електроустановки в першу чергу мають робочу ізоляцію.

Робоча ізоляція – це така ізоляція, яка забезпечує протікання струму по пот­рібному шляху і безпечну експлуатацію обладнання. Ізоляція забезпечує безпеку дякуючи тому, що діелектрик мас великий опір електричному струму, який обме­жує величину струму, протікаючого через ізоляцію.

На жаль параметри ізоляції нестабільні – з часом погіршуються. Відбува­ється старіння ізоляції, тобто зміна її структури, зволоження та руйнування. Крім того, опір ізоляцій зменшується при збільшенні прикладеної напруги. У зв'язку з такими положеннями необхідно проводити контроль ізоляції з метою встанов­лення придатності обладнання для експлуатації.

Недоступність струмопровідішх частин

Недоступність струмопровідішх частин забезпечується слідуючими методами:

- огорожами (суцільні з напругою до 1кВ, сітчасті - до і вище 1кВ);

- розташуванням струмопровідних частин на недосяжній висоті;

- розташуванням струмопровідних частин в недосяжному місці;

- спеціальними заходами.

Блоківки безпеки

Блоківки безпеки – це пристрої, які запобігають ураженню персоналу елект­ричним струмом при помилкових діях. За принципом дії поділяються на:

механічні (у вигляді заскочок або стопорів, які фіксують поворотну частину механізму у вимкненому стані); електромеханічні (в вигляді електромагнітних замків); електричні блокування дверей.

Електричне блокування, як правило, пов'язане зі схемою магнітного пускача електроустановки.Не рекомендується блокувати з дверима силові контакти.

Орієнтування в електроустановках

Методи орієнтації дозволяють персоналу орієнтуватися при виконанні робіт. застерігають його від неправильних дій. Методами орієнтації служать:

- маркіровка частин електричного обладнання, яка служить для розпізнавання приналежності і призначення обладнання, виконується за допомогою умовних позначок, найчастіше літерно-смислових та цифрових Маркіровка на корпусі електрообладнання повина відповідати маркіровці на електричній схемі;

- знаки безпеки: „обережно електрична напруга” (жовтий фон, сторони трикутника та стріла чор­ного або червоного кольору, зображується на корпусі електроустановок, на две­рях електричних приміщень, на опорах повітряних ліній);

- відповідне розташування і забарвлення струмопровідних частин, при змінному струмі:

фаза А – верхня, ліва, найбільше віддалена, забарвлення – жовте;

фаза В – середня – зелене;

фаза С – нижня, ближча, права – червоне;

- нейтраль – ізольована блакитна, заземлена – в жовто-зелені подовжні смуги, при постійному струмі:

- світлова сигналізація вказує на ввімкнений або вимкнений стан електроустанов­ки (при допомозі сигнальних ламп).Лампи можуть підключатися за двома схемами:

1) "на погашення" (в електроустановках до 1кВ, лампи живляться від мережі, до якої підключена установка; можливі помилки при несправності лампи або жи­вильної мережі);

2) "на світло" (сигнальні лампи живляться від стороннього джерела оперативного струму, підключаються до мережі оперативного струму, якщо основна установка відключена).

Ізоляційні площадки

Ізоляційна площадка – це майданчик, підлога і огорожа якого ізольовані від землі; застосовується рідко, коли людині щось необхідно виконувати під напру­гою.

Захисне замикання

Захисне замикання - це штучне замикання на землю фази мережі з ізольованою нейтраллю, в якій виник додатковий виток струму замикання на землю.

Рис. 8.1. Захисне замикання

Захисні заходи комбінованої дії

До захисних заходів комбінованої дії відносяться:

- виконання електричних мереж ізольованими від землі;

- електричне розділення мереж;

- вирівнювання потенціалів;

- застосування малої напруги.

Виконання електричних мереж ізольованих від землі

Безпечне експлуатація цих мереж забезпечується великими опорами витоку. Небезпечним у таких мережах є режим, коли одна з фаз замкнута на землю.

Даний метод майже не використовується в зварювальному виробництві.

Електророздїлення мереж

Електророзділення мереж – це розподіл протяжної або розгалуженої електро­мережі на окремі ділянки, електричне не зв'язані одна з одною, тобто через розді­лові трансформатори. Причому ці розділові трансформатори не змінюють вели­чину напруги (Кт = 1).

Вирівнювання потенціалів

Вирівнювання потенціалів – це підвищення потенціалу опорної поверхні ніг до рівня потенціалу струмопровідних частин під напругою або потенціалу на корпусах пошкоджених електроустановок, до яких може доторкнутися людина. Цей засіб застосовується при пофазних ремонтах.

Рис. 8.2. Вирівнювання потенціалів

В мить накладання перемички ємності перезаряджаються, і через людину може протікати струм. Такі роботи можна виконувати до 110 кВ.

Застосування малих напруг

Мала напруга – це напруга не більше 42 В змінного струму і 110 В постійного струму, що застосовується з метою безпеки.

1)Ічм = Uчм /Rч.

2) Rч=f(Uч).

ДГСТ забороняє термін "безпечна напруга". У нас застосовуються дві стан­дартні малі напруги: 12 і 36 (42) В.

ПУЕ вимагає застосування напруги не вище 42 В в приміщеннях підвищеної небезпеки і в зовнішніх установках для живлення ламп розжарювання місцевого освітлення, а також ламп розжарювання загального освітлення, розташованих над підлогою на висоті менш 2,5 м; в ручних переносних світильниках і електри­фікованих ручних інструментах в металевих корпусах.

Напруга не більш 12 В застосовується в особливо небезпечних приміщеннях для живлення ручних переносних приладів, коли робота пов'язана з незручністю пози або контактами з великими металевими або іншими провідниковими по­верхнями. Це роботи в оглядових ямах, кабельних колодязях та т. і.

Для застосування малих напруг можуть застосовуватися різні джерела: батареї, акумулятори, перетворювачі, але найбільш розповсюджені понижуючі трансфор­матори.

Вимоги до трансформатора:

- Корпус трансформатора (магнітопровід) і один з відводів, якщо трансфор­матор однофазний, або середня точка, якщо трифазний, обмотки малої напруги-повинні заземлятися або занулятися;

- Між обмотками ВН і НН повинен розташовуватися статичний екран (одно­шарова обмотка з одним вводом або лист фольги) для того, щоб уникнути пере­ходу ВН на НН.

- Для отримання малих напруг забороняється застосовувати АТ і реостати, бо вони мають контакт з обмотками ВН.

Захисні міри аварійного режиму (технічні засоби безпечної експлуатації електроустановок при переході напруги на нормальнонеструмоведучі чинники).

Захисне заземлення

Захисне заземлення – це навмисне електричне з`єднання з землею або з її еквівалентом металевих неструмоведучих частин, котрі можуть опинитись під напругою.

Заземлення – умисне сполучення з землею або її еквівалентом металевих частин ЕУ. Якщо з землею з’єднані струмопровідні частини – це робоче заземлення.

Заземлення бувають:

- робочими – якщо з землею сполучені струмопровідні частини;

- захисними – неструмопровідні частини (корпуси), які можуть опинитись під напругою при пошкоджені робочої ізоляції;

- технологічні;

- для блискавкозахисту;

- суміщені.

У відповідності з ПУЭ захисне заземлення виконується у таких випадках:

- для всіх ЕУ – при і вище ~ струму та 440 В і вище = струму;

- для ЕУ, розміщених у приміщеннях з підвищеною і особливою небезпекою та поза приміщеннями – при вище 42 В ~ струму і вище 110 В = струму;

- для вибухонебезпечних ЕУ – при будь-якій напрузі ~ чи = струмів.

Призначення захисного заземлення: захист від напруги дотику, тобто від напруги на корпусі електроустановки (при пошкодженні робочої ізоляції і переході напруги металевому корпусі) відносно землі.

Розглянемо принципи захисту захисного заземлення.

1-й випадок – у мережах з ізольованою нейтраллю:

Рис. 8.3. Принципи захисту захисного заземлення у мережах з ізольованою нейтраллю

Uк= IззRз; Iзз залежить тільки від r і не залежить від Rз

- залежить від R_З

тобто можна вибрати таку величину R_З (достатньо малу), що при існуючому Iзз Uк і Iлд будуть безпечними.

Умова безпеки:

Uк= IззRз≤ Uдот.доп.

Iлд без заземлення корпуса - Iлд =Uф/(Rлд+r/3)

Iлд з заземленняv корпуса - Iлд =Uф/(Rлд+r/3+(rRлд /3Rз))

Rлд→103Ом; r/3→105Ом; rRлд /3Rз →107Ом.

Таким чином:

захисне заземлення є ефективною мірою захисту у мережах з ізольованою нетраллю при напрузі і до і вищій 1кВ;

захисна дія заземлення у мережах з ізольованою нетраллю полягає у зменшенні напруги захисту за рахунок малої величини Rз в ЕУ з малими Iзз.

2-й випадок – ЗЗ у мережах із заземленою нейтраллю:

Рис. 8.4. Принципи захисту захисного заземлення у мережах із заземленою нейтраллю

Uк= IззRз; Iзз = Uф/(Rр+Rз) – суттєво залежить від Rз

якщо Rр=Rз, Uк= 0.5Uф; якщо Rр>Rз,Uк> 0.5Uф;

тобто зменшенням Rз не можна суттєво зменшити Uк.

Таким чином:

- ЗЗ є ефективною мірою захисту у мережах з заземленою нейтраллю тільки при напрузі більшій 1кВ;

- захисна дія заземлення у мережах з заземленою нейтралью полягає у перетворенні замикання фази на корпус ЕУ у однофазне КЗ, від струму якого спрацьовує МСЗ і вимикає пошкоджену ЕУ;

- умова безпеки ЗЗ у мережах з заземленою нейтралью напругою вище 1кВ

- Uк= IззRз≤ Uдот.доп.(tс)

Конструктивно заземлюючі пристрої являють сукупність заземлювача і заземлюючих провідників.

Заземлювач – це металоконструкція, яка розміщена в грунті і має з ним хороший електроконтакт.

Заземлюючий провідник – це провідниик, що з’єднує корпус електро-приймача з заземлювачем. Заземлюючий провідник, що має 2 або більше відгалужень, називається магістраллю заземлення.

Заземлювачі поділяються на натуральні та штучні.

Натуральні заземлювачі – це металоконстукції в грунті, які мають з ним гарний контакт, виконують будівельні або технологічні функції і паралельно зазтосовуються для заземлення.

ПУЭ передбачає в першу чергу використовувати натуральні заземлювачі, а саме:

- прокладені в землі металеві трубопроводи, за винятком трубопроводів горючих речовин;

- обсадні труби свердловин;

- підземні металеві чи залізобетонні конструкції будинків і споруд, у тому числі і опор ПЛ;

- свинцеві оболонки кабелів при їх кількості не менше двох, алюмінієві оболонки кабелів використовувати як природні заземлювачі заборонено;

- грозозахисний трос ПЛ, якщо він ізольований від опір, та ін.

Штучні заземлювачі – це спеціально виконані і призначені виключно для заземлення металеві конструкції в грунті.

Найменші розміри сталевих штучних заземлювачів такі:

- діаметр круглих стрижневих заземлювачів: неоценкованих – 10 мм, оценкованих – 6 мм;

- товщина полички кутника – 4 мм;

- площа перерізу прямокутних заземлювачів – 48 мм², товщина – 4 мм.

Найчастіше штучні заземлювачі використовуються з вертикальних електродів, розміщених по периметру або уподовж сторони об’єкта і сполучених горизонтальними електродом. Для вертикальних електродів використовують сталеві прутки діаметром 12…16 мм або кутники з розмірами 32х32х4 мм чи 40х40х5 мм довжиною 3…5 м чи більше. Для горизонтальних електродів застосовуються ті ж прутки або сталева стрічка 4х40 мм².

Як заземлюючі провідники можуть бути використовані спеціально передбачені провідники, металеві конструкції будинків, арматура залізобетонних констукцій, металоконструкції виробничого призначення, сталеві труби, алюмінієві оболонки кабелів та ін.

Рис. 8.5. Виносне заземлення

За взаємним розташуванням заземлювачів і заземлюваного обладнення заземлення поділяється на виносні і контурні.

Заземлювачі виносних заземлень розташовується на деякій відстані від заземлюваного обладнення, часто за межами зони розтікання струму замикання на землю, а заземлювачі контурних заземлень - безпосередньо біля обаднення або під територією майданчика, на якому розміщене це обладнання.

Умова безпеки:

Таким чином, виносні заземлення можуть застосовуватись тільки у мережах з ізольованою нейтраллю при невеликих IЗЗ, а при великих(у мережах з ефежктивно заземленою нейтраллю напругою вище 1 кВ) – контурні заземлення.

Рис. 8.5. Контурне заземлення

Таким чином, контурне заземлення “дозволяє підвищити” потенціал поверхні майданчика по відношенню до території, що примикає. На території майданчика та будуть набагато меншими, ніж при виносному заземленні або при поодинокому заземлювачі, а в деяких точках, навіть, дорівнюватимуть нулю.

Однак за межами майданчика, що охоплюється заземлювачем, крива розподілу потенціалів “йде круто” і виявляється достатньо великою. Для зменшення за межами майданчика, у поперек подовжньої осі проходу і проїзду на деякій глибині вкладаються металеві смуги, не з’єднані з основним заземлювачем і між собою. Це дозволяє “замінити” ктруту криву розподілу потенціалу більш похилою ламаною кривою, в результаті чого зменшується.

Умова безпеки:

Вимоги до заземлюючих пристроїв

Вимоги до заземлюючих пристроїв згідно ПУЭ умовно можна розділити на загальні та спеціальні.

1. Загальні вимоги розділяються на вимоги до конструкції заземлень та до опору заземлень.

1.1. Вимоги до конструкції заземлень:

- всі з’єднання у мережі заземлення мають бути зварними, виняток допускається тільки в місцях приєднання заземлюючих провідників до корпуса (приєднання “під болт”);

- корпуси повинні приєднуватись до магістралей заземлення тільки паралельно:

магістраль повинна приєднуватись до заземлювача не менше ніж у двох точках.

1.2. Вимоги до опору заземлень електроустановок напругою:

- вищою 1 кВ з ефективно заземленою нейтраллю (I_ЗЗ великі):

Ом при цьому кВ;

- вищою 1 кВ з ізольованою нейтраллю (малі):

у випадку заземлення установки напругою тільки вищою 1 кВ:

Ом

- у випадку заземлення установок напругою і до і вищою 1 кВ:

і не більше для ЕУ напругою до 1 кВ;

де 250 і 125 – напруги на корпусі відносно землі;

- розрахунковий I_ЗЗ,А.

кВ; , км;

- до 1 кВ Ом, допускається до 10 Ом при сумарній потужності генераторів чи трансформаторів не більше 100 кВт або 100 кВА.

Методика розрахунку заземлюючих пристроїв

Вихідні дані для розрахунку ЗП:

1. Напруга обладнання, що заземлюється

2. Струм замикання на землю або дані для його розрахунку (в ЕУ напругою вищою 1кВ)

3. Сумарна потужність трансформаторів і генераторів (для ЕУ напругою до 1 кВ)

4. План розміщення обладнання (у мірилі та з необхідними розмірами)

5. Відомості про грунти, де має розміщуватись заземлювач (, вид грунту)

6. Відомості про натуральні заземлювачі (вид, геометричні розміри, ).

Попередні розрахунки

1. Визначення допустимого опору заземлення Rд: за нормами або за формулою

Rд≤Uдот.доп.(t)/Iзз

2. Визначення опору натуральних заземлювачів шляхом вимірювань або за формулами:

- для натуральних заземлювачів круглого перерізу (кабель, трубопровід):

Rн=ρ/(2πl)ln(l²/dt);

- для грозозахисного тросу ПЛ:

Rн=

де l – довжина прогону лінії,м;

S – площа перерізу тросу, мм².

3. Вибір метода розрахунку заземлення:

- метод коефіцієнта використання електродів – для розрахунку простих заземлень з опором 3 Ом і більше (тобто для електроустановок з малим І_ЗЗ), для якого „приймається” одношарова структура грунту;

- метод наведених потенціалів – для розрахунку складних заземлень з опором менше 2 Ом (для електроустановок з великими ІЗЗ), для якого „приймається” двошарова структура грунту.

Розрахунок заземлення за методом коефіцієнта використання електродів

1. Вибір виду, розрахунків і розміщення штучних електродів заземлення: найчастіше – вертикальні електроди, сполучені горизонтальним електродом; розміщення – в ряд чи по контуру.

2. Визначення ρ розрахункового:

- якщо задано вид грунту, ρ_розр з таблиці;

- якщо задано виміряне значення ρ, ρ_розр знаходиться за формулою:

3. Розрахунок опору струму розтікання з одного штучного вертикалного електрода:

- при розміщенні електродів біля поверхні землі:

•

∟

- при заглибленому розміщенні електродів (краще):

•

∟

Співставлення R_B1 з R_ш:

- якщо RB1≤ Rm, достанньо одного електрода;

- якщо RB1>Rm, необхідну кількість електрдів визначають за формулою:

,

де - коефіцієнт взаємного впливу вертикальних електродів; залежить від загальної кількості електродів, відстані між електродами і розміщення електродів.

4. Визначення опору струму розтікання горизонтального електрода:

•

∟ .

5. Визначення коефіцієнта взаємного екранування горизонтального і вертикального електродів () і еквівалентного опору штучних заземлювачів:

; має бути не більше .

6. Визначення опору всього заземлювача з урахуванням :

. .

7. Укладення плану заземлювача з прив’язкою до заземлюванного обладнання.

Занулення

Визначення, схема, принцип захисту

В мережах напругою до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю захисне заземлення не є ефективною мірою захисту. В таких мережах використовують занулення – з’єднання корпусів ЕУ з нульовим проводом трьохфазної мережі з глухозаземленою нейтраллю, з заземленим полюсом в однофазних мережах і з заземленою середньою точку в мережах постійного струму.

Рис. 8.6. Схема занулення

Принцип захисту: перетворення замикання фази на корпус в однофазне коротке замикання, від струму якого спрацьовує МСЗ і селективно вимикає пошкоджену ЕУ.

Призначення елементів схеми

Нульовий провід в мережах може бути робочим (для отримання UСР), захисним (для захисту) і суміщеним. Нульовий провід захисний чи суміщений (у схемі занулення) служить для перетворення замикання фази на корпус в однофазне коротке замикання.

МСЗ служить для вимкнення аварійної ЕУ.

Робоче заземлення нейтралі зменшує напругу нульового проводу і корпусів ЕУ по відношенню до землі за час протікання струму КЗ.

Повторне заземлення нульового проводу, що виконується на певній відстані від п/ст, дозволяє ще більше знизити напругу нульового проводу по відношенню до землі при справній мережі і забезпечити деякий ступень захисту при обриві нульового проводу між точкою з`єднання корпуса і трансформатора.

Вимоги до занулення

- щодо кратності струму КЗ – провідники занулення повинні вибиратись так, щоб при замиканні на нульовий провід чи приєднані до нього корпуси ЕУ виникав струм 1-фазного КЗ, який перевищує не менше ніж в 3 рази номінальний струм найближчої плавкої вставки запобіжника чи автомата з тепловим розчеплювачем; при захисті мережі автомати з електромагнітними розчеплювачами кратність струму повинна бути не менше 1.1, а при відсутності паспортних даних на автомат – 1.4, для автоматів з номінальним струмом до 100А і 1.25 для інших;

- щодо провідності нульового проводу - провідність нульового проводу повинна бути не менше 50% провідності фазних проводів;

- щодо неперервності нульового проводу – має забезпечуватись неперервність нульового проводу від кожного корпусу до нейтралі джерела струму; у зв`язку з цим всі з`єднання нульового проводу повинні біти виконані нероз`ємними, у нульовий провід не дозволяється вмонтовувати пристрої МСЗ і комутуючі пристрої; допускається вмонтовувати комутуючі пристрої, які одночасно з розривом нульового проводу розривають і всі фазні;

- щодо опору робочого заземлення – опір струму розтікання робочого заземлення не повинен перевищувати значень наведених в таблиці;

- щодо повторного заземлення нульового проводу – повторне заземлення нульового проводу має виконуватись на кінцях ПЛ і відгалужень від них при довжині 200 м і більше, а також при введенні ПЛ в будівлі, ЕУ яких підлягають зануленню; при розміщенні ЕУ поза будівлями, відстань від ЕУ до найближчого заземлювача робочого чи повторного заземлень не повинна перевищувати 100 м; опір струму розтікання повторних заземлень не повинен перевищувати значень наведених в табл. 8.1.

Таблиця 8.1. Опір струму розтікання повторних заземлень

UM, B	Rр, Ом	Rn, Ом
еквівалентний (з урахуванням натуральних заземлень і повторних заземлень нульового проводу)	в тому числі тільки штучних заземлювачів	еквівалентний всіх повторних заземлювачів	в тому числі кожного повторного заземлювача
660/380
380/220
220/127

Методика розрахунку занулення

Вихідні данні розрахунку

- напруга мережі;

- конструктивні дані мережі: вид, матеріал, довжина і площа перерізу ділянок;

- дані про пристрої МСЗ (вид, ІНОМ);

- дані про трансформатор живлення (напруга вища/нижча, тип, схема з`єднання обмоток, опір).

Розрахунок на вимикаючу здатність

Це розрахунок І_КЗ та співставлення його з І_{НОМ МСЗ}.

І_КЗ визначається за формулами:

- загальний випадок: ;

- для ПЛ: ;

- для КЛ: ,

де r_Ф, r₀, r_ТР – активні опори фазного і нульового проводів та обмотки трансформатора; х_Ф, х₀, х_ТР – індуктивні опори відповідно; х_ВП – індуктивний опір внутрішньої петлі фаза-нуль; z_TP/3 – повний опір обмотки трансформатора.

Визначається коефіцієнт кратності струму КЗ до номінального струму пристрою МСЗ:

.

Якщо , змінити вид МСЗ (щоб зменшити ) чи збільшити переріз проводів (щоб збільшити ІКЗ).

Розрахунок напруги на корпусі ЕУ

Без повторного заземлення нульового проводу:

z0 – повний опір нульового проводу:

· для ПЛ: ;

· для КЛ: ;

якщо необхідно:

- застосувати пристрої МСЗ з меншим t_C;

- зменшити z₀, збільшивши площу перерізу нульового проводу;

- застосувати повторне заземлення нульового проводу:

Rn – еквівалентний опір всіх повторних заземлень.

Можна визначити Rn, щоб забезпечувалась вимога.

Контроль занулення

Включає: огляд кола, вимірювання петлі фаза-нуль, розрахунок І_КЗ і співставлення його з І_НОММСЗ, вимірювання опору R_P та R_H.

Виконується: приймально-здавальний та періодичний; при капітальних ремонтах і не рідше 1 разу у 5 років. У міжремонтні строки контроль, пов’язаний з визначенням К_С виконується для ЕУ найбільш потужних, найбільш віддалених від джерела живлення і не менше ніж для 10% від їх загальної кількості.

Вимірювання опору петлі фаза-нуль виконують по схемі А-V (з відключенням усієї мережі чи з відключенням ЕУ від мережі) або із застосуванням вимірювача М-417.

Після вимірювання опору петлі (Z_n) визначають І_КЗ за формулою: і К_С.

Захисне вимикання

Це – система захисту, яка забезпечує автоматичне відключення пошкодженого електроустаткування чи ділянки мережі при виникненні в них небезпеки ураження людини електричним струмом.

Схема ПЗВ складається з:

- датчиків, які реагують на зміни параметру чи режиму мережі;

- датчиків, які реагують на зміни параметру чи режиму мережі;

- датчиків, які реагують на зміни параметру чи режиму мережі;

- виконавчих елементів (комутуючі пристрої і т.п.).

В основу класифікації ПЗВ покладено принцип зміни параметра мережі чи ЕУ, що виникає при пошкоджені:

- на напрузі на корпусі відносно землі;

- на струмі замикання на землю;

- на напрузі фази відносно землі (в мережах з ізольованою нейтраллю);

- на напрузі нульової послідовності (в мережах з ізольованою нейтраллю);

- на струмі нульової послідовності (застосовуються фільтри НП);

- вентильні схеми (для контролю ізоляції в мережах шахт та кар’єрів);

- схеми на оперативному струмі (змінному чи постійному);

- комбіновані схеми (мають декілька датчиків і реагують на зміну декількох параметрів).

Вимоги до ПЗВ:

- достатня чутливість, що забезпечує безпеку;

- достатня швидкодія;

- надійність;

- наявність самоконтролю чи ручного контролю справності;

- конструктивні вимоги.

Рис. 8.7. Схема ПЗВ

Схеми ПЗВ можуть застосовуватись як єдина міра захисту (тоді в них має бути самоконтроль) або у доповнення до захисного заземлення чи занулення (тоді достатньо ручного контролю справності).

Схема ПЗВ на напрузі на корпусі відносно землі чи на струмі замикання на землю. Може застосуватись для ЕУ, де неможливо чи не доцільно виконувати захисне заземлення з опором, який вимагають в ПУЭ: для пересувних ЕУ та ЕУ на ґрунтах з великим ρ. Достоїнство – простота, недолік – схема „працює” при обриві в колі заземлення.

Подвійна ізоляція

Термін означає виконання корпусів ЕУ з ізоляційних матеріалів.

Захисна дія – неможливість переходу напруги на корпус ЕУ і ураження людини UДОБ.

Область застосування обмежена недоліками, притаманними пластмасам: недостатня механічна міцність, не технологічність, не надійність з`єднань з металом.

З подвійною ізоляцією виготовляють вимірювальні прилади, арматуру електропроводок, ручні електрифіковані інструменти.

Електрозахисні засоби (ЕЗЗ)

При обслуговуванні ЕУ застосовуються ЕЗЗ,засоби захисту від ЕППЧ та ЗІЗ.

ЕЗЗ – засіб, призначений для забезпечення електробезпеки.

ЕЗЗ підрозділяються на ізолювальні та спеціальні для ВРПН. Ізолювальні ЕЗЗ підрозділяються на основні та додаткові.

Основний ЕЗЗ – електроізолювальний засіб, ізоляція якого тривалий час витримує робочу напругу ЕУ і який дозволяє працювати на струмопровідних частинах, що перебувають під напругою.

Додатковий ЕЗЗ – електроізолювальній засіб, який сам по собі не може за даної напруги забезпечити захист від ураження електричним струмом; він доповнює основний ЗЗ, також може захищати від напруг дотику і кроку.

Основні ЕЗЗ:

- в ЕУ понад 1 кВ: ізолювальні штанги всіх видів, ізолювальні кліщі, електровимірювальні кліщі, покажчики напруги, спеціальні пристрої – показники напруги для фазування, показники пошкодження кабелів та ін;

- в ЕУ напругою понад 1 кВ включно: ізолювальні штанги, ізолювальні кліщі, покажчики напруги, діелектричні рукавички, інструмент з ізолювальним покриттям.

Додаткові ЕЗЗ:

- в ЕУ понад 1 кВ: діелектричні рукавички, діелектричне взуття, діелектричні килими, ізолювальні підставки, ізолювальні прокладки, ізолювальні ковпаки, штанги для перенесення і вимірювання потенціалів, сигналізатори напруги, захисні огородження, переносні заземлення, плакати безпеки, інші засоби;

- в ЕУ напругою до 1 кВ включно: діелектричне взуття, діелектричні килими, ізолювальні підставки, ізолювальні накладки, ізолювальні ковпаки, сигналізатори напруги, захисні огородження, переносні заземлення, плакати безпеки, інші засоби;

Засоби захисту при ВРПН: діелектричні ковпаки, накладки,листи-платини, наконечники, короби, комплект слюсарно-монтажного інструменту; штанги магіпулятори; ізолювальні драбини, штанги та тяга, канати вставки, навісні та опорні конструкції; полімерні ізолятори, гнучкі ізолятори та ізолювальні драбини.

ЗІЗ в ЕУ:

- захисні каски – для захисту голови;

- захисні окуляри і щитки – для захисту очей і обличчя;

- протигази і распіратори – для захисту органів дихання;

- рукавиці і рукавички – для захисту рук;

- запобіжні пояси і страхувальні канати (при роботах на висоті м і верхолазних м);

- інші спеціальні ЗІЗ.

Організаційні заходи безпеки

ОЗБ визначають певний порядок виконання робіт в ЕУ. Роботи в ЕУ стосовно їх організації поділяються на такі, що виконуються:

- за нарядом – допуском;

- за розпорядженням;

- в порядку поточної експлуатації.

ОЗБ є:

- укладення і затвердження переліку робіт, що виконуються за нарядами, розпорядженнями і в порядку робочої експлуатації;

- призначення осіб, відповідальних за безпечне проведення робіт;

- оформлення робіт нарядом чи розпорядженням;

- підготовка робочих місць;

- допуск до роботи;

- нагляд під час виконання робіт;

- переведення на інше робоче місце;

- оформлення перерв в роботі та її закінчення.

Працівники, відповідальні за безпеку робіт:

- працівник, який видає наряд чи розпорядження;

- працівник, який дає дозвіл на підготовку робочого місця;

- працівник, який готує робоче місце;

- допускач;

- керівник робіт;

- наглядач;

- члени бригади.

Наряд – допуск – складене на спеціальному бланку розпорядження на безпечне проведення роботи, що визначає її зміст, місце, час початку і закінчення, необхідні заходи безпеки, склад бригади і осіб, відповідальних за безпечне виконання роботи.

За нарядом виконуються найбільш відповідальні роботи, які вимагають відповідної підготовки робочого місця:

- зі зняттям напруги;

- без зняття напруги на струмовідних частинах та поблизу них;

- без зняття напруги віддалік від струмопровідних частин, коли потрібне встановлення тимчасових огорож;

- з підійманням до 3м від рівня землі до ніг людини (роботи на висоті)

- з розбиранням конструкції опори;

- з відкопуванням стійок опори на глибину більше ніж 0,5 м;

- із застосуванням вантаж підьомних машин і механізмів у РП чи охоронній зоні ПЛ та ін.

Наряд видається на термін до 15 календарних днів від дня початку роботи і може бути продовжений 1 раз на термін не більше 15 календарних днів від дня продовження.

Розпорядження – завдання на безпечне виконання роботи, що реєструється в журналі і визначає її зміст, місце, час, заходи безпеки (якщо вони вимагаються) і осіб, яким доручено її виконання. Має одноразовий характер і строк дії його обмежений тривалістю робочого дня.

За розпорядженням виконуються менш складні роботи, що не потребують підготовки робочого місця, а саме:

- роботи без зняття напруги віддалік від струмопровідних частин, що перебувають під наругою;

- аварійно відбудовчі роботи (тривалістю до 1 години);

- роботи зі зняттям напруги в ЕУ напругою до 1 кВ;

- роботи у КРП напругою вище 1 кВ, на візках з обладнанням, які викочені з комірок і дверцята або шторки комірок зачинені;

- огляд ПЛ в легкопрохідній місцевості за сприятливої погоди;

- з підьомом до 3 м від рівня землі до ніг людини;

- з відкопуванням стійок опори на глибину 0,5 м та ін.

Поточна експлуатація – довготривале завдання на виконання оперативними чи оперативно-виробничими працівниками самостійно на закріпленої за ними дільниці на протязі зміни робіт за оформленим та затвердженним переліком.

В порядку робочої експлуатації можуть виконуватись такі роботи:

- без знятя напруги віддалік від струмопровідних частин, що перебувають під напругою (прибирання коридорів і службових приміщень, прибирання території, ремонт освітлювальної апаратури і заміна ламп);

- зі зняттям напруги в ЕУ до 1 кВ;

- обслуговування установок зовнішнього і внутрішнього освітлення;

- обслуговування цехових ЕУ та ін.

Дата добавления: 2014-01-07