Способы и средства защиты персонала от однофазных прикосновений к токоведущим частям электроустановок

В процессе эксплуатации электроустановок не­редко возникают ситуации, когда в результате несоблю­дения правил техники безопасности или невниматель­ности персонал попадает под напряжение. Такая опасность может возникнуть, в частности,при прикос­новении человека непосредственно к токоведущей части электроустановки, находящейся под напряжением в рабо­чем {неаварийном) режиме. В этом случае рассмотренные ранее зануление и защитное заземление не обеспечат безопасности работающего, поскольку они действуют в аварийных режимах работы электроустановок. Для защиты персонала от однофазных прикосновений применяют орга­низационные и технические способы и средства. 6.1.Организационные способы защиты

Обучение персонала.До назначения на самостоятель­ную работу необходимо организовать теоретическую под­готовку персонала, включающую изучение правил техники безопасности (ПТБ), правил технической эксплуатации (ПТЭ), инструкций в объеме, необходимом для работы на предприятии. По окончании обучения специальная квали­фикационная комиссия проверяет знания у работника и присваивает ему группу по электробеэопасности. Всего таких групп пять, самой высокой является пятая.

В процессе работы на предприятии персонал должен проходить систематическое производственное обучение, в частности, инструктаж на рабочем месте (периодический, внеочередной, текущий).

Изолирующие электрозащитные средстваизолируют че­ловека от токоведущих или заземленных частей элек­троустановок, а также от земли.

а) Основные изолирующие электрозащитные средства обладают изоляцией, выдерживающей длительно рабочее напряжение электроустановки. К ним относятся:

в установках до 1000 В - диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, изолирующие и электроизмеритель­ные клещи, инструмент с изолирующими рукоятками, ука­затели напряжений;

в установках свыше 1000 В - изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжений, средства для ремонтных работ.

б) Дополнительные изолирующие электрозащитные сре­дства не обладают изоляцией, которая должна выдержи­вать рабочее напряжение установки. Их назначение -усилить защитное действие основных изолирующих средств. К дополнительным средствам относятся диэлек­трические галоши, боты, ковры, изолирующие подставки. Применение ограждений и оболочекпредназначено для предотвращения любого прикосновения к токоведущим частям электроустановок. Токоведущие части должны располагаться в оболочках или за ограждениями, предусматривающими необходимую степень электрозащиты. Это предотвращает возможные случайные прикосновения или приближения на опасные расстояния, а также оши­бочные действия с коммутационными аппаратами. К таким электрозащитным средствам относятся щиты, ограждения, изолирующие накладки, изолирующие колпаки и т.п.

Блокировки в электроустановках- это автоматиче­ские устройства, с помощью которых преграждается до­ступ в опасную зону или предотвращаются неправильные переключения коммутационной аппаратуры.

Средства предупреждения об опасности.Для пред­упреждения об опасности применяют звуковые, световые и цветовые сигнализаторы. Опасные части оборудования окрашивают в сигнальные цвета, маркируют электриче­ские цепи. Используют на кнопках и рукоятках управле­ния надписи, соответствующие их назначению. Вывеши­вают постоянные и переносные предостерегающие, запрещающие и разрешающие плакаты.

6.2. Технические средства защиты

Электрическое разделение сетей.В протяженных раз­ветвленных сетях активная и емкостная проводимости относительно земли достигают больших значений, а ток через человека при однофазных прикосновениях может быть смертельно опасен (см. раздел 3) . Если такую сеть разделить на короткие участки с помощью транс­форматоров, у которых коэффициент трансформации 1:1, то эти участки будут иметь малые проводимости относи­тельно земли, а напряжение сети при этом не изменит­ся. В коротких сетях с исправной изоляцией ток через человека при однофазных прикосновениях не будет пре­вышать безопасных для него значений. Разделяющие трансформаторы при этом должны иметь надежную изоля­цию и экран между первичной и вторичной обмотками.

 

Применение малых напряжений.Малым называют напря­жение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. На произ­водстве в особо опасных помещениях используют напря­жение 12 В- Однофазные прикосновения при таких напря­жениях практически безопасны. Однако, если в качестве источника малого напряжения используется понижающий трансформатор, напр., 220/36(12), то необходимо учи­тывать возможность аварийного перехода высшего напря­жения на сторону низшего. В этом случае значение тока поражения будет определяться высшим напряжением.

К техническим средствам защиты от однофазных при­косновений относятся также компенсаторы емкостных то­ков и автоматические защитные устройства. Рассмотрим эти устройства более подробно.

6.З. Компенсация емкостных токов утечки Протяженные сети, кабельные линии имеют большие емкости относительно земли. Чем больше емкость, тем больше емкостная проводимость (b₀ =ω*С) . В таких .се­тях даже при хорошей изоляции (R_из à∞)ток через че­ловека при случайном однофазном прикосновении может достигать больших значений и быть смертельно опасным

Ih = 3*U_ф/((9R²_h + (1/ ωC_из)²)^1/2

Для компенсации емкостного тока между нейтралью и землей (рис. 25) или между каждой фазой и землей включают индуктивное сопротивление - дроссель .

Рис.25. Схема компенсации емкостных токов

 

При этом возникает еще один контур для тока через тело человека . Проводимость контура (y_к = g_к - jb_к , где g_к=r_п/(r²_п + (ωL_к)²)-активная проводимость дросселя, L_K -

его индуктивность, r_п= R0+ Rк ;Ь_к =ωL_к / ( (ωL_к)²+r_п²) -индуктивная проводимость дросселя) имеет активно ин­дуктивный характер, поэтому вектор тока I_К отстает от вектора напряжения U_пр,. Вектор I_Кможно разложить на две составляющие I_ка и I_кр, последняя находится в противофазе с емкостной составляющей (I_hc) . Ток про­ходящий через тело человека, равен:

без компенсации- I^бк_h = I_hk +I_hc ; с компенсацией I^{c к}_h = I_hk +I_hc + I_k

Для полной компенсации необходимо: . Тогда ток через тело человека будет равен сумме активных составляющих I^cк_h = I_ha +I_ka

 

Рис.26. Векторная диаграмма токов

 

Для расчета этого тока используется формула:

где g=l/R_из , b_с = ω*С - активная и емкостная проводи­мости изоляции.

При компенсации ток, проходящий через тело челове­ка, обусловлен только активными проводимостями.

Требуемая для полной компенсации индуктивность дросселя без учета активных сопротивлений в цепи компенсации находится из равенства I_hc+ I_kL= 0 :

U_пр*j3ωC_из = jU_пр/ωL_к ,отсюда L_к = 1/(3ωC_из).Для обеспечения режима полной компенсации производят регулирование индуктивности в зависимости от емкости сети, добиваясь равенства емкостной и индук­тивной составляющих тока через тело человека. Индуктивность дросселя зависит от числа витков n, магнит­ной проницаемости железа магнитопровода µ, геометрии дросселя. Регулировку индуктивности осуществляют вручную, изменением числа витков катушки, или автома­тически изменением тока подмагничивания в зависимости от значения С_из .

Характер изменения тока I_h от емкости сети без компенсации и с компенсацией показан на рис.21.

Рис.27. Зависимость I_h(C_из)

а - без компенсации; б - с компенсацией емкостной составляющей тока Таким образом, компенсация емкостных токов позво­ляет существенно снизить опасность поражения человека при однофазном прикосновении к сети. Эффективность компенсации повышается с увеличением емкости.