Защита от поражения электрическим током технические способы защиты

Искусственные заземлители – это предназначенные для устройства заземления стальные электроды (трубы, стержни, уголки) длиной до нескольких метров, имеющие непосредственный контакт с грунтом. Их применяют, если естественные заземлители отсутствуют или их сопротивления растеканию тока не удовлетворяют требованиям.

Заземляющие проводники – это электрические проводники, соединяющие заземлители с заземляемыми элементами электроустановок.

ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81* устанавливают, в частности, что в сетях с U_ф= 220 В сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом (R_з ≤ 4 Ом). Если мощность источника электроэнергии (трансформатора, генератора) не превышает 100 кВА, тоR_з ≤ 10 Ом. Таким образом обеспечивают напряжение на корпусе аварийной электроустановки, не превышающее 20 В, что считается допустимым.

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение нетоковедущих частей электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением, с глухозаземлённой нейтралью электрической сети с помощью нулевого защитного проводника (НЗП).

Область применения зануления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СЗН. При этом в помещениях без повышенной опасности зануление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках — при напряжении выше 42 В переменного и выше 110 В постоянного тока. Схема варианта зануления в СЗН приведена на рис. 4.11, где Пр1 и Пр2 – плавкие предохранители линии питания и электроустановки.

Нулевой защитный проводник НЗП необходимо отличать от нулевого рабочего проводника N. Нулевой рабочий проводник при необходимости может быть использован для питания электроустановок. В реальной сети он может быть совмещён с НЗП, за исключением случая питания переносных электроприёмников, если он соответствует дополнительным требованиям, предъявляемым к НЗП. Должна быть обеспечена гарантированная непрерывность НЗП на всём протяжении от зануляемого элемента до нейтрали источника питания. Это обеспечивается отсутствием элементов защиты (плавких предохранителей и автоматических выключателей) а так же разного рода разъединителей. Все соединения НЗП должны быть выполнены на основе сварки или быть резьбовыми. Полная проводимость НЗП должна составлять не менее 50 % от проводимости фазного проводника.

При замыкании одной из фаз на зануленный корпус электроустановки возникает контур короткого замыкания, образуемый источником фазного напряжения и комплексными сопротивлениями фазного (Ż_ф) и нулевого защитного (Ż_нзп) проводников, величина тока в котором гарантирует быстрое срабатывание ближайшего к электроустановке элемента защиты (Пр2). С целью дополнительного повышения уровня электробезопасности, например, при обрыве НЗП, его повторно заземляют (на рис. 4.11 R_п – сопротивление повторного заземлителя). При отсутствии R_п напряжение на корпусе повреждённой установки может превышать 0,5U_ф, а в случае применения повторного заземлителя оно может быть несколько снижено.

Таким образом, при занулении безопасность человека, касающегося корпуса повреждённой установки, обеспечивается за счёт уменьшения времени воздействия опасного напряжения, действующего до момента срабатывания элемента защиты.

Для того чтобы обеспечить быстрое отключение аварийной установки, ток короткого замыкания согласно требованиям ПУЭ должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или в 1,4 раза превышать ток уставки автоматического выключателя.

В СЗН с занулением нельзя заземлять корпус установки, не присоединив его прежде к НЗП.

Защитное отключение — это автоматическое отключение всех фаз контролируемого участка сети, обеспечивающее безопасные для человека сочетания тока и времени его воздействия при возникновении опасности поражения человека током (ПУЭ-99). Такого рода ситуации возникают, например, в случаях замыканий на землю, снижения сопротивлений изоляции, неисправностях устройств заземления или зануления, а также при однофазном прикосновении человека к токоведущим элементам установок. Защитное отключение может использоваться как самостоятельная мера защиты, а также в сочетании с занулением или защитным заземлением для обеспечения большей безопасности.

Устройство защитного отключения (УЗО) может быть использовано в сетях с любым режимом нейтрали. Оно подключено к контролируемой электроустановке и при недопустимом ухудшении параметров электробезопасности отключает её от источника питания. Принцип защиты с помощью УЗО заключается в уменьшении времени протекания опасного тока через человека. Эффективность УЗО определяется его быстродействием. В любом случае сочетание напряжения прикосновения, действующего до момента отключения, и времени срабатывания должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.038-82*.Все УЗО строятся по одному функциональному принципу (рис. 4.12). Датчик Д реагирует на изменения одного или нескольких параметров Uэу , характеризующих электробезопасность. Его выходной сигнал U_д пропорционален используемому входному сигналу УЗО, на который оно реагирует. В формирователе аварийного сигнала Uас (ФАС) сигнал датчика U_д сравнивается с установленным уровнем срабатывания Uп. Он пропорционален уставке УЗО, т.е. значению входного сигнала устройства, при котором оно срабатывает. Если U_д>Uп, то сигнал U_АС через элемент согласования (по мощности, напряжению) ЭС приводит к размыканию контактов отключающего устройства ОУ. Практическое разнообразие УЗО определяется используемыми входными сигналами и выбранными конструктивными элементами. Входными сигналами могут являться ток нулевой последовательности (при несимметрии фазных токов утечки), напряжение нулевой последовательности (при несимметрии напряжений фаз относительно земли), напряжение корпуса установки относительно земли, ток замыкания (утечки) на землю.

Электрическое разделение сети. Реальные электрические сети могут иметь глухозаземлённую нейтраль, быть протяжёнными и разветвлёнными, что резко увеличивает опасность поражения при однофазном прикосновении человека. На рис. 4.13 показан пример разветвлённой однофазной сети, содержащей N ответвлений с соответствующими сопротивлениями изоляции. Результирующее сопротивление изоляции Z_из сети определяется как результат параллельного соединения сопротивлений изоляции N отдельных участков и сопротивлений изоляции Z_ЭУ электроустановок. Оно может оказаться недостаточным для обеспечения приемлемой безопасности однофазного прикосновения и может составлять, десятки кОм.

С целью повышения без­опасности в таких случаях применяют электрическое раз­деление разветвлённой сети на ряд участков с помощью специальных разделительных трансформаторов РТ (рис. 4.14). От каждого из них разрешается питание только одного электроприёмника с номинальным током элемента защиты не более 15 А. Участок сети, подключенный к вторичной обмотке РТ, имеет малые протяжённость и разветвлённость. Поэтому легко обеспечивается большое сопротивление изоляции проводников питания относительно земли. Разделительные трансформаторы могут входить в состав, блоков питания (преобразователей напряжения) радиоэлектронных устройств. Следует иметь в виду, что выводы вторичной обмотки РТ должны быть изолированы от земли.

Применение малых напряжений. Существенное повышение уровня электробез­опасно­сти может быть достигнуто путём уменьшения рабочих напряжений электроустановок. Если номинальное напряжение электроустановки не превышает длительно допустимой величины напряжения прикосновения, то даже одновременный контакт человека с токоведущими частями разных фаз может считаться относительно безопасным.

Малым называется напряжение не более 42 В переменного и не более 110 В постоянного тока, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 12 В, т. к. при таких напряжениях сопротивление тела человека обычно не менее 6 кОм и, следовательно, ток, проходящий через тело человека, не превысит 2 мА. Такой ток можно считать условно безопасным. В производственных условиях для повышения безопасности эксплуатации переносных электроустановок применяются малые напряжения 36 В (в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В (в особо опасных помещениях). Однако в любом случае малые напряжения являются лишь относительно безопасными, т.к. в худшем случае ток через тело человека может превысить значение порогового неотпускающего.

Источниками малого напряжения являются гальванические элементы, аккумуляторы, преобразователи напряжения или трансформаторы. Получение малых напряжений с помощью автотрансформаторов не допускается, т. к. токоведущие элементы сети малого напряжения в этом случае гальванически связаны с основной электрической сетью.

Область применения малых напряжений ограничивается в основном ручным электрифицированным инструментом, переносными лампами, светильниками местного освещения в помещениях, как с повышенной опасностью, так и особо опасных.

Электрозащитные средства —это средства индивидуальной защиты, служащие для защиты людей от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. По своему назначению средства защиты условно разделяют на изолирующие, ограждающие и предохранительные.