Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которое могут оказаться под напряжением [12] .
По устройству защитное заземление в сетях напряжением до 1000 В может быть 2 видов и зависит от режима нейтрали.
Части, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с заземлителем. Когда заземление отсутствует, корпус, на котором произошло замыкание какой-либо фазы, имеет фазное напряжение относительно земли. В случае прикосновения человека к корпусу электроустановки напряжение прикосновения хотя и будет несколько ниже фазного напряжения за счет относительного уменьшения сопротивления изоляции данной фазы, так как электрическое сопротивление человека значительно меньше сопротивления изоляции, однако практически опасность поражения будет такой же, как и в случае прикосновения к токоведущей части.
Заземление вызывает перераспределение напряжений.
U 3 = I 3 R 3 , где
I3 – ток замыкания на землю;
R3 – сопротивление заземлителя.
Заземляют металлические нетоковедущие части электроустановок и оборудования, корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников, каркасы распределительных щитов.
При напряжении выше 36 В переменного тока и 110 В постоянного тока электроустановки заземляют лишь в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных помещениях и в наружных установках. Во взрывоопасных помещениях заземление применяют при всех напряжениях переменного и постоянного тока.
Для присоединения заземляемых частей электрооборудования к заземлителю используют заземляющие проводники. Совокупность заземлителя и заземляющих проводников называется заземляющим устройством.
В электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью заземляющие устройства должны иметь сопротивление не более 4 Ом. При суммарной мощности источников питания 100 кВА и меньше допускают сопротивление R3 = 10 Ом.
Заземлители могут быть искусственными и естественными. В качестве искусственных заземлителей используют вертикальные электроды – отрезки труб, стержней, которые ввертывают или забивают в землю, и горизонтальные проводники – стальные полосы и стержни, укладываемые горизонтально в траншеи на глубину 0,5–0,8 м от поверхности земли. На практике в большинстве случаев используют сложный заземлитель, состоящий из нескольких труб или стержней длиной 2,5–3,0 м, забитых в землю и соединенных вверху (на глубине 0,5–0,8 м от поверхности земли) стальной полосой сваркой.
В качестве естественных заземлителей используют находящиеся в земле трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей или газов), металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций, свинцовые оболочки кабелей при допустимой величине сопротивления заземления.
В трехфазных четырехпроводных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В при пробое изоляции какой-либо фазы напряжение на корпусе равно фазному. В таких сетях устройство защитного заземления не обеспечивает снятия опасного потенциала с корпуса электроустановки. В этом случае для защиты от поражения током применяется зануление.
Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением [13] .
При наличии зануления ток короткого замыкания на корпус протекает не по земле, а по зануляющим проводникам и, следовательно, имеет большую величину, достаточную для перегорания плавких вставок или срабатывания защиты. Ток короткого замыкания воздействует на автомат или плавкий предохранитель, который отключает поврежденный участок сети и тем самым ликвидирует опасный потенциал на корпусе.
Надежность зануления зависит от сопротивления цепи фазного Zф и нулевого Zн проводов. Если сопротивление этой цепи будет большим вследствие удаленности токоприемника от источника тока, больших сопротивлений в контактах и других причин, отключение аварийного участка не произойдет или оно замедлится, тогда до отключения на исправном оборудовании будет оставаться напряжение.
Для надежного и быстрого отключения необходимо, чтобы ток короткого замыкания Iк.з. превышал номинальный ток плавкой вставки предохранителя или уставку автомата, Iн:I к. з ≥К х I н , где
К – коэффициент надежности.
В соответствии с правилами устройства электроустановок коэффициент К должен быть: не менее 3 при защите плавкими вставками или автоматами, имеющими расцепители с обратно зависимой от тока характеристикой; не менее 1,4 для автоматов до 100 А и 1,25 – для прочих автоматов; во взрывоопасных установках не менее 4 при защите предохранителями и не менее 6 при защите автоматами.
Применение малого напряжения
Напряжение 42 В и ниже используется для питания электроинструментов, светильников местного освещения и переносных светильников. Для этой цели применяют понижающие трансформаторы напряжением 220/42 и 220/12 В.
В сетях с напряжением до 1000 В в местах, где по условиям безопасности электроприемники не могут питаться непосредственно от сети, следует использовать разделяющие либо понижающие трансформаторы со вторичным напряжением 42 В и ниже.
Светильники, требующие напряжения 42 В и ниже, должны питаться от трансформаторов с раздельными обмотками первичного и вторичного напряжений. Применение автотрансформаторов не допускается. Напряжение 42 В используют в сухих помещениях без повышенной и особой опасности.
Наиболее неблагоприятными условиями, при которых для переносных светильников местного освещения требуется напряжение 12 В, являются теснота, неудобное положение работающего, способствующее соприкосновению его с металлическими, хорошо заземленными поверхностями.
Защитное отключение – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.
Замыкание одной фазы электрической сети на землю или снижение сопротивления ее изоляции приводит к несимметрии трехфазной системы токов и напряжений электроустановки. На корпусе поврежденного элемента появляется напряжение относительно земли. В месте замыкания проходит ток, величина которого определяется рабочим напряжением, режимом нейтрали, сопротивлением заземлителя. Эти токи, напряжения или их несимметрия
воздействуют на реле-датчики, в результате срабатывают устройства защитного отключения.
Защитное отключение рекомендуется применять в качестве основной или дополнительной меры защиты, если безопасность не может быть обеспечена с помощью заземления или зануления, либо если эти устройства вызывают трудности с точки зрения применения или экономических соображений.
Ограждающие средства служат для временного ограждения токоведущих частей (переносные ограждения, щиты, ограждения-клетки, ширмы, накладки, изолирующие колпаки) [14] .
Для предупреждения ошибочных действий используют предупредительные плакаты ; для временного заземления отключенных токоведущих частей с целью предупреждения опасности на случай ошибочного включения применяют временные заземления.
Защитные средства и приспособления
По степени надежности защитные изолирующие средства подразделяют на основные и дополнительные. Основные изолирующие средства надежно выдерживают рабочее напряжение и дают возможность прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
В электроустановках напряжением до 1000 В к основным защитным средствам относятся измерительные штанги, изолирующие токоизмерительные клещи, указатели напряжения, изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ, диэлектрические перчатки.
Дополнительными называются изолирующие средства, которые сами по себе не могут при данном напряжении обезопасить от поражения током и являются лишь дополнительной мерой защиты к основным средствам. К дополнительным защитным средствам относятся диэлектрические галоши, диэлектрические коврики и изолирующие подставки.
Все изолирующие защитные средства, кроме подставок, подвергают периодическим испытаниям переменным током частотой 50 Гц.
Так, диэлектрические перчатки испытываются напряжением 3,5 кВ 1 раз в 6 месяцев, резиновые диэлектрические галоши – 1 раз в год, резиновые диэлектрические коврики – 1 раз в 2 года и т. д. На каждое защитное средство, которое подвергается испытаниям, составляется протокол, а на самом изделии ставится штамп, где указываются рабочее напряжение, на которое рассчитано защитное средство, до какого срока оно пригодно к использованию, дата испытания и название лаборатории, проводившей испытание.
6.5. Организационные и технические мероприятия по обеспечению электробезопасности
Порядок организации работ изложен в Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭ), Правилах устройства электроустановок и в Межотраслевых правилах по охране труда (правилах безопасности) при эксплуатации электроустановок. Основа безопасности – техническая грамотность и дисциплина.
К организационным мероприятиям по обеспечению электробезопасности относятся: назначение лиц, ответственных за организацию и проведение работ; оформление наряда на выполнение работ; осуществление допуска на проведение работ; организация надзора за проведением работ и др.
К техническим мероприятиям при проведении работ со снятием напряжения в действующих электроустановках или вблизи них относятся: отключение установки (части) от источника питания; механическое запирание приводов отключенных коммутационных аппаратов, снятие предохранителей, отсоединение концов питающих линий и др.; установка знаков безопасности и ограждение остающихся под напряжением частей; наложение заземлений; ограждение рабочего места.
Персонал делится на оперативный (несущий дежурство) и ремонтный (выполняющий ремонтные, монтажные и наладочные работы).