Основы электробезопасности

Электротехнический персонал не должен иметь увечий и болезней, мешающих производственной работе. Состояние здоровья электротехнического персонала определяется медицинским освидетельствованием при приёме на работу, а так же периодическими осмотрами (сроки устанавливаются органами здравоохранения). От медицинского освидетельствования освобождается административно-технический персонал, не принимающий участие в оперативных, ремонтных, монтажных и наладочных работах и не организующий их.

Требования к объему знаний и умений электротехнического (электротехнологического) персонала с группами по электробезопасности II-V в зависимости от уровня образования и стажа работы приведены в Приложении №1 Межотраслевых Правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок.

В частности, работники, не имеющие профессиональной подготовки (со средним образованием или без него) могут получить II группу после обучения по программе не менее 72 часов в специализированных центрах подготовки персонала (учебных комбинатах).

2.4 Подготовка персонала

Электротехнический персонал при назначении на самостоятельную работу, при переходе на другую работу, при перерыве в работе более 1 года должен пройти производственное обучение на рабочем месте. На время обучения обучаемый прикрепляется к опытному работнику из электротехнического персонала.

После обучения производится проверка знаний с присвоением соответствующей группы по электробезопасности. После проверки знаний - стажировка на рабочем месте (дублирование) продолжительностью не менее 2 недель и только после этого распоряжением по предприятию или цеху осуществляется допуск к самостоятельной работе.

Ответственность за правильность действий обучаемых и соблюдение им требований Правил несут как сам обучаемый, так и обучающий его работник.

Проверка знаний Правил и инструкций подразделяется на первичную (перед допуском к самостоятельной работе, при поступлении на работу), периодическую, внеочередную (при нарушении правил и инструкций, по требованию ответственного за электрохозяйство или органов Госэнергонадзора; после несчастных случаев или крупного нарушения техники безопасности, при плохом состоянии электрооборудования оформляется специальное предписание, которое может направить инженер по охране труда или главный инженер).

Периодическая проверка для электротехнического персонала, непосредственно обслуживающего действующие электроустановки, выполняющего электромонтажные и ремонтные работы, испытания, оформляющего распоряжения и организующего эти работы проводится 1 раз в год; для руководителей и специалистов, не относящихся к предыдущей группе, а также для инженеров по охране труда, допущенных к инспектированию электроустановок, - 1 раз в три года. Допускается продление срока проверки на один месяц (из-за отпуска, болезни).

Получившим неудовлетворительную оценку комиссии назначает повторную проверку в срок не ранее двух недель и не позднее одного месяца со дня последней проверки. Аналогично организуется и третья проверка. При получении неудовлетворительной оценки при третьей проверке знаний производится перевод работника на другую работу, не связанную с обслуживанием электроустановок.

Проверку знаний должна проводить квалификационная комиссия в количестве не менее трёх человек:

у ответственного за электрохозяйство предприятия, его заместителя и инженера по охране труда, контролирующею электроустановки - в составе руководителя (заместителя), инспектора Энергонадзора и представителя службы охраны труда (профсоюза);

у ответственных за электрохозяйство структурных подразделений - комиссия, назначаемая руководителем с участием ответственного за электрохозяйство предприятия;

у остальных - комиссия, назначаемая ответственным за электрохозяйство (с участием непосредственного руководителя работника, чьи знания проверяет комиссия).

Во всех случаях комиссии создаются, как правило, в количестве не менее пяти человек, в приказе (распоряжении) члены комиссии перечисляются пофамильно, список членов комиссии уточняется и утверждается. Из состава комиссии назначается председатель, один или несколько заместителей. Все члены комиссии должны иметь группу по электробезопасности (за исключением председателя профкома). Председатель комиссии должен иметь V группу по электробезопасности, если в электрохозяйстве есть электроустановки на напряжение выше 1000 В; если таковых нет - председателю комиссии достаточно иметь IV группу.

В ряде случаев для работы на предприятиях, в учреждениях и организациях может привлекаться электротехнический персонал, имеющий соответствующую группу по электробезопасности, для работы по совместительству. Проверка их знаний может не проводиться, но решение об этом принимает местный орган Госэнергонадзора по письменному обращению руководителя (владельца) предприятия, учреждения, организации, принимающих специалиста для работы по совместительству. Во всех подобных случаях, поступающие на работу по совместительству специалисты должны представить удостоверение и выписку из журнала (протокола) проверки знаний норм и правил работы в электроустановках по основной работе, которая должна быть заверена первым руководителем и печатью.

2.5 Производство работ

Работы в электроустановках в отношении мер безопасности подразделяются на выполняемые:

со снятием напряжения; без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них;

К работам со снятием напряжения относятся работы, выполняемые в электроустановке (или части её), в которой с токоведущих частей снято напряжение.

К работам без снятия напряжения на токоведущих частях, и вблизи них относятся работы, производимые непосредственно на этих частях. В установках напряжением выше 1000 В, a также на воздушных линиях до 1000 В к этим же работам относятся такие, которые выполняются на расстояниях от токоведущих частей, менее допустимых. Такие работы должны выполнять не менее двух лиц: производитель работ с группой не ниже IV, остальные - ниже III.

2.6 Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ

Организационными мероприятиями, обеспечивающими опасность в электроустановках, являются:

А) оформление работы нарядом-допуском, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

б) допуск к работе;

в) надзор во время работы;

г) оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.

Лицами, ответственными за безопасность являются:

а) лицо, выдающее наряд, отдающее распоряжение; утверждающее перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

б) допускающий - ответственное лицо из оперативного персонала;

в) ответственный руководитель;

г) производитель работ;

д.) наблюдающий;

е) члены бригады.

Межотраслевые правила чётко определяют права и обязанности указанных лиц, а также организационные меры при выполнении всех видов работ.

2.7 Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со снятием напряжения

При подготовке рабочего места для работ со снятием напряжения оперативным персоналом должны быть выполнены в указанном порядке следующие технические мероприятия:

а) произведены необходимые отключения и приняты меры, препятствующие подаче напряжения к месту работы вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационной аппаратуры;

б) на приводах ручного и ключах дистанционного управления коммутационной аппаратурой вывешены запрещающие плакаты;

в) проверено отсутствие напряжения на токоведущих частях, на которых должно быть наложено заземление для защиты людей от поражения электрическим током;

г) наложено заземление (включены заземляющие ножи, а там, где они отсутствуют, установлены переносные заземления);

д) вывешены предупреждающие и предписывающие плакаты, ограждены при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части. В зависимости от местных условий токоведущие части ограждаются до и после наложения заземлений.

В Межотраслевых Правилах по охране труда определён порядок и правила выполнения каждого из указанных мероприятий.

2.8 Работы без снятия напряжения

В электроустановках напряжением до 1000 В при работе под напряжением необходимо:

оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение;

работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей подставке либо на резиновом диэлектрическом ковре;

применять изолированный инструмент (у отверток, кроме того, должен быть изолирован стержень), пользоваться диэлектрическими перчатками.

Не допускается работать в одежде с короткими или засученными рукавами, а также использовать ножовки, напильники, металлические метры и т.п.

Не допускается при работе около неогражденных токоведущих частей располагаться так, чтобы эти части находились сзади работника или с двух боковых сторон.

Не допускается прикасаться без применения электрозащитных средств к изоляторам, изолирующим частям оборудования, находящегося под напряжением.

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ И СРЕДСТВАОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. ЗАЩИТА ОТ ПРЯМЫХ ПРИКОСНОВЕНИЙ

3.1 Виды прикосновений в электроустановках

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

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

Различают однополюсные и двухполюсные прикосновения. При однополюсном прикосновении человек, стоящий на земле, одной рукой касается неизолированной токоведущей 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.

3.2 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.

3.3 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 от токоведущих частей до ограждений, оболочек, а также до работающего поблизости человека с учётом всех его возможных поз и используемых инструментов и приспособлений.

3.4 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 составляющие изоляции отдельно испытать нельзя.

С двойной изоляцией изготавливаются отдельные электротехнические изделия, например, ручные светильники, ручные электрические машины (электроинструмент), разделяющие трансформаторы. Част в качестве дополнительной изоляции используется корпус электроприемника, 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.

3.5 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.

3.6 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 12В.

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 создает 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 остается. Широкому распространению способа препятствует его неэкономичность: снижение напряжения ведет к возрастанию тока что вызывает необходимость увеличения сечения проводов.

3.7 Защитное отключение

Определение этого способа защиты даётся и 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 изоляции 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 (Iр) в прямом (фазном) и обратом (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 и прямом проводе превышает обратный ток на величину тока утечки (Iут); в сердечнике возникает магнитный поток небаланса, а во вторичной обмотке наводится ЭДС, пропорциональная току утечки. По обмотке магнитоэлектрической защёлки (2) протекает ток, вызывающий 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.

3.8 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 и знаков безопасности регламентированы Правилами применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках.

3.9 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 определенные 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 электроприемника, 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) обмотки, 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).

3.10 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 подключенными потребителями, поэтому он дает информацию о величине сопротивления изоляции всей электроустановки. Наиболее простой схемой постоянного контроля изоляции является схема трех вольтметров (рис. 11).

3.11 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.

3.12 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.

4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. ЗАЩИТА ОТ КОСВЕННЫХ ПРИКОСНОВЕНИЙ

Выше (п.З) рассмотрены технические меры защиты 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.

4.1 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 Р50571, гармонизированных со стандартами Международной электротехнической комиссии (МЭК). В настоящее время идет 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.

Защитным 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.

Таблица 1
Наименование проводника	Обозначение	Расцветка
	Буквенное	Графическое
Нулевой рабочий	N		голубой
Нулевой защитный (защитный)	РЕ		жёлто-зелёный
Совмещённый нулевой рабочий и нулевой защитный	PEN		жёлто-зелёный с голубыми метками по концам, наносимыми при монтаже
Фазный	в трехфазной сети	L1, L2, L3	--	все цвета, кроме выше перечисленных
	в однофазной сети	L

По определению ГОСТ 12.1.009 -76, защитное заземление -это преднамеренное электрическое соединение с землей 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 определяемся 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 rиз определяется качеством изоляции, ёмкостной утечки- протяжённостью и разветвлённостью сети.

В сети до I кВ при хорошей изоляции (гиз > 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 заземления 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. 14-6 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.

4.2 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 ц3, 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 (Um)- это разность потенциалов между двумя точками земли, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0,8м), на которых одновременно стоит человек. Из рис.15 видно, что величина Um зависит от:

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

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

- величины потенциала заземлителя: чем больше ц3, тем больше Uш.

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 (Unp) - это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи, которых одновременно касается человек. Практически - это разность потенциалов руки цр и ноги цн 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 определяем величиной потенциала ноги. Когда человек стоит точно над заземлителем, его рука и нога находятся под одним и тем же потенциалом цр=цн=цз следовательно, Uпр=цр-цн=0, и человек не подвергается опасности, По мере удаления от заземлителя потенциал ноги уменьшается и разность цр-цн=Uпр возрастает. Напряжение прикосновения имеет наибольшее значение в зоне нулевого потенциала, где цн=0, а Uпр=цн. 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.

4.3 Система защитных проводов

В сети до 1 кВ с изолированной нейтралью может применяться система защитных проводов, при которой корпуса электоприёмников 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.

4.4 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).

4.5 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 защиты	Характеристика изделия	Способы (средства) защиты от поражения электрическим током
1	2	3
0	Изделия, имеющие рабочую изоляцию и не имеющие элементов для заземления.	Рабочая изоляция
01	Изделия, имеющие рабочую изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоединения к источнику питания	а) Рабочая изоляция б) Защитное заземление (зануление)
I	Изделия, имеющие рабочую изоляцию и элемент для заземления. Провод для присоединения к источнику питания имеет заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом.	а) Рабочая изоляция. б) Защитное заземление (зануление)
П	Изделия, имеющие двойную или усиленную изоляцию.	Двойная (усиленная) изоляция
III	Изделия, не имеющие ни внутренних, ни внешних электрических цепей с напряжением выше 50 В. Изделия, получающие питание от внешнего источника, должны присоединяться непосредственно к источнику питания с напряжением не выше 50 В. При использовании в качестве источника питания трансформатора или преобразователя его входная и выходная обмотки не должны быть электрически связаны и между ними должна быть двойная или усиленная изоляция	а) Рабочая изоляция б) Малое напряжение в) Электрическое разделение сети

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)	0	Рабочая изоляция	I
Трёхпроводная (L,N,PE)	I	а) Рабочая изоляция б) Зануление	6,5
Двухпроводная (L,N)	0	а) Рабочая изоляция б) УЗО	167
Трёхпроводная (L, N, РЕ)	I	а) Рабочая изоляция б) Зануление в) УЗО	1075

Двухпроводные групповые линии имеют место в существующем фонде жилых и общественных зданий; они характеризуются низким уровнем электобезопасности, 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.

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. 17-6), 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.