Непосредственно соприкосновение с токоведущими частями установок, находящимися под напряжением, связано с опасностью поражения током. При этом степень опасности и возможность поражения электрическим током зависят от того, каким образом произошло прикосновение человека к проводникам, находящимся под напряжением.

Возможны два случая прикосновений:

1) к двум линейным проводам одновременно;

2) к одному линейному проводу.

Двухфазное прикосновение. Прикосновение к двум линейным проводам (двум фазам) одновременно (рис. 6, а) является чрезвычайно опасным, поскольку к телу человека в этом случае прикладывается наибольшее возможное в данной сети напряжение — линейное. Ток, протекающий через тело человека, равен

где I ч — ток, протекающий через тело человека, в А;

U л — линейное напряжение установки в В;

U ф — фазовое напряжение в В;

R ч — сопротивление человека в Ом.

В сети с линейным напряжением 380 В и при сопротивлении тела человека 1000 Ом через человека будет проходить ток, равный I ч =380/1000= 0,38 А

Такой ток является, безусловно, опасным для жизни человека.

Рис. 6. Схема пути электрического тока :

а— при двухфазном прикосновении; б — при однофазном прикосновении в системе с заземленной нейтралью; в — при однофазном прикосновении в системе с изолированной нейтралью; г — при однофазном прикосновении в системе при наличии емкости

Случаи двухфазного прикосновения человека происходят очень редко. Достаточно сказать, что из всех случаев электропоражений с тяжелым исходом на долю одновременных прикосновений к двум фазам приходится от 3 до 10%.

Однофазное прикосновение. В 90—97% случаев, повлекших тяжелые электропоражения, имело место прикосновение к одной фазе,. Однако прикосновение к одной фазе является значительно менее опасным, чем двухфазное прикосновение. Объясняется это тем, что при однофазном прикосновении напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т. е. меньше линейного в =1,73 раза. Соответственно меньше оказывается и ток, протекающий через тело человека. Кроме того, на величину этого тока влияет также режим нейтрали источника тока, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Нейтрали генераторов и трансформаторов могут быть выполнены либо глухозаземленными, либо изолированными от земли. Глухозаземленной называется нейтраль генератора или трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, трансформаторы тока и т. д.). Изолированной называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (например, компенсационные катушки, трансформаторы напряжения и т. д.).

На рис. 6, б и в показаны схемы электрических сетей с заземленной и изолированной нейтралью.

Однофазное прикосновение в сети с глухозаземленной нейтралью. При таком прикосновении (рис. 6, б) ток, протекающий через тело человека, определяется фазовым напряжением сети , сопротивлением тела R ч, сопротивлением R п пола и почвы на участке от ступней ног до заземляющего устройства, сопротивлением обуви R o б и сопротивлением заземления нейтрали источника тока R 0:

Рассмотрим наиболее неблагоприятный случай. Предположим, что человек, прикоснувшийся к одной фазе, стоит на сыром грунте или на проводящем (металлическом или земляном) полу; его обувь также проводящая — сырая или имеет металлические гвозди. Следовательно, можно принять R п = 0 и R об = 0.

Поскольку сопротивление заземления нейтрали R 0 , как правило, равно 4 Ом, им без ущерба для точности подсчета можно пренебречь. В результате формула примет вид .

При линейном напряжении U л = 380 В через тело человека будет протекать ток, равный

Такой ток опасен для жизни.

Если же человек стоит на изолирующем полу (например, из метлахской плитки) в непроводящей обуви (например, резиновой), то, принимая R п = 120 000 Ом и R об = 100 000 Ом, получим

Такой ток безопасен для человека.

В действительности незагрязненные полы из метлахской плитки и резиновая обувь обладают значительно большим сопротивлением по сравнению с принятыми нами, т. е. ток, протекающий через человека, будет еще меньше.

Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью. При однофазном прикосновении человека в сети, имеющей изолированную нейтральную точку (рис. 6, б), ток проходит от места контакта через тело человека, затем через обувь, пол, землю и несовершенную изоляцию проводов к двум другим фазам и далее к источнику электроэнергии. Величина тока, проходящего через тело человека, в этом случае равна

где R из — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли в Ом.

В наиболее неблагоприятном случае, когда человек стоит на проводящем полу и имеет проводящую обувь, т. е. при R п = 0 и R об = 0, формула значительно упростится:

При U л = 380 В и R из = 500 000 Ом получим

Этот ток значительно меньше тока (0,22 А), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Если же принять R п = 120 000 Ом и R oб = 100 000 Ом, то ток будет еще меньше:

Следовательно, в сети с изолированной нейтралью условия безопасности находятся в прямой зависимости не только от сопротивления пола и обуви, но и от сопротивления изоляции проводов относительно земли: чем лучше изоляция, тем меньше сила тока, протекающего через человека. В сети с заземленной нейтралью положительная роль изоляции проводов практически полностью утрачена.

Таким образом, при прочих равных условиях однофазное прикосновение человека в сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью, и, следовательно, система с изолированной нейтралью при нормальном состоянии изоляции менее опасна для человека, чем система с глухим заземлением нейтрали. Однако в линии такой системы может длительное время существовать незамеченное персоналом замыкание одной из фаз на землю. Если в это время человек прикоснется к проводу одной из двух других фаз, то окажется под полным линейным напряжением сети, что равносильно двухфазному прикосновению.

Общие требования обустройстве электросетей. Согласно Правилам устройства электроустановок в четырехпроводных сетях переменного тока и трехпроводных сетях постоянного тока выполняют глухое заземление нейтрали. Сети с изолированной нейтралью применяют при повышенных требованиях безопасности с обязательным устройством контроля изоляции сети и целости пробивных предохранителей силовых трансформаторов, позволяющих персоналу быстро обнаружить замыкание на землю, либо с устройством автоматического отключения участков, получивших замыкание на землю.

Опасность воздействия емкостного тока. В связи с тем, что каждая электрическая установка имеет емкость, необходимо учитывать также ее опасное влияние и возможное поражение током. Выше было сказано, что наименьшую опасность представляет однофазное прикосновение в системе с изолированной нейтралью при наличии качественной изоляции фаз. Однако даже в случае идеальной изоляции поражение током возможно и зависит от величины емкостного тока.

Емкость тока зависит от конструкции сети (воздушная или кабельная), напряжения и сечения проводов. При равных условиях (одинаково высоком напряжении, например, в 10 кВ) емкость жилы подземного кабеля среднего сечения относительно земли значительно больше емкости одной фазы относительно земли воздушной линии (соответственно, 0,2*10 -6 Ф/км и 0,0045*10 -6 ÷ 0,005 X 10 -6 Ф/км).

Предположим, что изоляция сети находится в таком хорошем состоянии, что токами утечки через изоляцию можно пренебречь, но сеть имеет некоторую емкость по отношению к земле. Для рассматриваемого случая схема прикосновения человека к одной фазе и образования цепи движения токов утечки через емкость показана на рис. 6, г.

Общее выражение для емкостного тока, протекающего через тело человека, будет

где jχ c — емкостное сопротивление одной фазы, выраженное в символической форме (здесь χ c = 1/(ω*C)—реактивное сопротивление емкости, где ω = 2πf— угловая частота переменного тока; f — частота тока в Гц; С—емкость фазы по отношению к земле в Ф).

Если взять модуль полного сопротивления, то ток, протекающий через тело человека:

При значительной емкости сети, которая имеет место в разветвленных и протяженных кабельных сетях, величина тока, протекающего через тело человека, может оказаться опасной для жизни. В таких случаях электрические системы с изолированной нейтралью в отношении безопасности полностью теряют преимущества перед системами с заземленной нейтралью и их следует рассматривать как равноценные. Но для сетей малой и средней протяженности однофазное прикосновение менее опасно для систем с изолированной нейтралью.

Опасность шаговых напряжений. Опасность поражения током может возникнуть вблизи места перехода тока

Рис. 7.

в землю с упавшего фазного провода. В зоне растекания токов (рис. 7) человек подвергается воздействию шаговых напряжений, т. е. напряжений, обусловленных, током замыкания на землю между точками почвы, отстоящими друг от друга в зоне растекания токов на расстоянии шага. Опасность поражения в этом случае увеличивается при сокращении расстояния между человеком и местом замыкания на землю и увеличении ширины шага.

Сила тока однофазного замыкания на землю I з может быть определена по формуле величина шагового напряжения U ш по формуле

где R 0 — сопротивление рабочего заземления нейтрали в Ом;

R p — сопротивление растеканию тока в месте замыкания фазного провода на землю в Ом;

ρ - удельное сопротивление грунта в Ом*см;

а — длина шага в см;

х — расстояние от места замыкания фазного провода до места измерения напряжения в см.

Определим величину шагового напряжения, воздействию которого подвергается стоящий на земле человек, если произошло замыкание на землю в сети напряжением 330/220 В с заземленной нейтралью. Сопротивление рабочего заземления R 0 = 4 Ом. Сопротивление растеканию тока в месте замыкания R р = 12 Ом (это соответствует наименьшему значению сопротивления, за исключением случая замыкания на металлическую конструкцию большой протяженности). Человек находится на расстоянии х = 4 м от точки замыкания. Величина шага а = 0,8 м. Удельное сопротивление, грунта растеканию тока ρ = 3*10 4 Ом*см.

Первоначально определим силу тока замыкания на землю а затем величину шагового напряжения

Параметры тока, проходящего через человека при воздействии шагового напряжения, зависят, кроме того, от сопротивлений опорной поверхности ног и обуви. Защитное действие оказывает обувь, обладающая хорошими изоляционными свойствами, например, резиновая.

Поражение производственного персонала электрическим током возможно как при прямом прикосновении – электрический контакт людей с токоведущими частями электрооборудования, находящимися под напряжением, так и при косвенном прикосновении – электрический контакт людей с открытыми проводящими частями электрооборудования, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

Для предупреждения поражения электрическим током в нормальном режиме работы Электросети должны быть применяются по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения:

основная изоляция токоведущих частей;

ограждения и оболочки;

установка барьеров;

размещение токоведущих частей вне зоны досягаемости;

применение сверхнизкого (малого) напряжения (СНН).

Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ применяются также устройства защитного отключения (УЗО).

Защита от прямого прикосновения не требуется, если электрооборудование находится в зоне системы уравнивания потенциалов (см. ниже), а наибольшее рабочее напряжение не превышает 25 В переменного или 60 В постоянного тока в помещениях без повышенной опасности и 6 В переменного или 15 В постоянного тока – во всех случаях.

Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции применяются по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

защитное заземление;

автоматическое отключение питания;

уравнивание потенциалов;

выравнивание потенциалов;

двойная или усиленная изоляция;

сверхнизкое (малое) напряжение;

защитное электрическое разделение цепей;

изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.

Защиту при косвенном прикосновении следует выполнять во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках защита при косвенном прикосновении производится при более низких напряжениях: 25 В переменного и 60 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью; 12 В переменного и 30 В постоянного тока – в особо опасных помещениях и в наружных электроустановках.

Защита от прямого прикосновения.

Основная изоляция токоведущих частей:

Основная изоляция токоведущих частей должна иметь сопротивление, обеспечивающее утечки тока через неё, не превышающие безопасных величин (1 мА для переменного тока промышленной частоты). Для изоляции используются материалы, обладающие также механической прочностью, устойчивостью к воздействию агрессивных сред, повышенных температур и др. производственных факторов. Широкое распространение на практике получили изоляционные материалы на основе каучука, пластических масс, керамики, стекловолокна и др. Лакокрасочные покрытия не являются изоляцией, защищающей от поражения электрическим током. Изоляция электроустановок перед вводом их в эксплуатацию подвергается испытанию в соответствии с требованиями ПУЭ. Например, для электроустановок напряжением до 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не < 0,5 МОм при испытании напряжением 1 кВ.

Ограждения и оболочки:

Ограждения и оболочки в электроустановках напряжением до 1 кВ представляют собой сплошные или сетчатые устройства, предотвращающие несанкционированный доступ к открытым токоведущим частям электроустановок. Вход за ограждение или вскрытие оболочки должны быть возможны только при помощи специального ключа или инструмента либо после снятия напряжения с токоведущих частей.

Установка барьеров:

Барьеры предназначены для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ, но не исключают преднамеренного прикосновения и приближения к токоведущим частям при обходе барьера. Для удаления барьеров не требуется применения ключа или инструмента, однако они должны быть закреплены так, чтобы их нельзя было снять непреднамеренно. Барьеры должны быть изготовлены из изолирующего материала.

Размещение токоведущих частей вне зоны досягаемости:

Эта мера применяется для защиты от прямого прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ при невозможности сооружения ограждений, оболочек и барьеров. При этом расстояние между доступными одновременному прикосновению проводящими частями в электроустановках напряжением до 1 кВ должно быть не менее 2,5 м. Внутри зоны досягаемости не должно быть частей, имеющих разные потенциалы и доступных одновременному прикосновению.

Установка барьеров и размещение токоведущих частей вне зоны досягаемости допускаются только в помещениях, доступных квалифицированному персоналу.

Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН):

СНН применяется для защиты от поражения электрическим током при прямом и/или косвенном прикосновениях в электроустановках напряжением до 1 кВ в сочетании с защитным электрическим разделением цепей или в сочетании с автоматическим отключением питания (см. ниже). Суть этой меры защиты заключается в обеспечении наименьшей вероятности поражения человека электрическим током за счёт применения малой величины напряжения питания электроустановок.

При этом величина такого напряжения составляет: не > 25В переменного и не > 60 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью; не > 12В переменного и не > 30 В постоянного тока – в особо опасных помещениях и в наружных электроустановках.

Защита от косвенного прикосновения

Защитное заземление:

Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землёй нетоковедущих проводящих (электропроводных) частей электрооборудования, которые в результате нарушения изоляции могут оказаться под напряжением. Такой частью электрооборудования, как правило, является его металлический корпус.

Принцип защитного действия защитного заземления можно объяснить следующим образом: при параллельном включении в электрическую цепь «аварийный корпус – заземление» сопротивлений заземляющего устройства и человека ток по ним по закону Кирхгоффа для разветвлённых электрических цепей распределяется обратно пропорционально величинам сопротивлений, оставаясь практически неизменным в сумме.

Подбор величины сопротивления заземляющего устройства, при которой сила тока, протекающего через человека, будет равна или меньше безопасных значений обеспечит его защиту от поражения. Наибольшая величина сопротивления заземляющего устройства, при которой обеспечивается указанное выше условие, называется допустимым сопротивлением защитного заземления.

Защитное заземление эффективно только в том случае, когда ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземляющего устройства. Поэтому защитное заземление применяется в качестве основной меры защиты в электросетях с изолированной нейтралью, т.к. только в них при глухом замыкании на землю любого из фазных проводов ток замыкания не зависит от сопротивления заземления.

Конструктивно заземляющее устройство состоит из заземлителей, размещённых в грунте (земле), заземляющего проводника и заземляющей шины (последние расположены вне грунта и служат для подключения заземлителей к электрооборудованию).

Варианты конструкций, схемы размещения в грунте, материалы для изготовления конструктивных элементов, способы расчёта и др. сведения о заземляющих устройствах рассматриваются на лабораторных и практических занятиях.

Согласно требованиям ПУЭ сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе IT напряжением до 1 кВ, должно соответствовать условию:

R зу £ U пр /I зм, (22)

где R зу – сопротивление заземляющего устройства, Ом;

U пр – напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В;

I зм – полный ток замыкания на землю, А.

Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом. Допускается принимать сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность источника тока не превышает 100 кВ×А.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей.

Автоматическое отключение питания:

Автоматическое отключение питания применяется для быстрого отключения энергоисточника от аварийного электрооборудования. При этом время отключения не должно превышать нормированные значения (табл. 1,2), т.к. в противном случае человек, касающийся в этот момент электроустановки, получит опасную дозу электрической энергии. При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ открытые проводящие части присоединяются к глухозаземлённой нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ.

В электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание потенциалов (см. ниже).

Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутационные аппараты и устройства защитного отключения (УЗО).

Таблица 1

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Таблица 2

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT

Уравнивание потенциалов:

Система уравнивания потенциалов предназначена для ликвидации разности потенциалов между любыми точками открытых проводящих частей электроустановок, здания, инженерных коммуникаций и т.п.

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

нулевой защитный РЕ- или РЕN-проводник питающей линии в системе TN;

заземляющий проводник, присоединённый к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и ТТ;

заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание (если есть заземлитель);

металлические трубы коммуникаций, входящих в здание (горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.);

металлические части каркаса здания;

металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования;

заземляющее устройство системы молниезащиты;

заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток.

Для уравнивания потенциалов могут быть использованы специально предусмотренные проводники либо открытые и сторонние проводящие части, если они удовлетворяют требованиям к защитным проводникам в отношении проводимости и непрерывности электрической цепи.

Выравнивание потенциалов:

Система выравнивания потенциалов предназначена для снижения разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путём применения специальных проводящих покрытий земли.

Двойная или усиленная изоляция:

Защита при помощи двойной или усиленной изоляции может быть обеспечена применением электрооборудования класса II (табл. 3) или заключением электрооборудования, имеющего только основную изоляцию токоведущих частей, в изолирующую оболочку.

Проводящие части оборудования с двойной изоляцией не должны быть присоединены к защитному проводнику и к системе уравнивания потенциалов.

Защитное электрическое разделение цепей:

Защитное электрическое разделение цепей предназначено для уменьшения опасности однофазного прикосновения в разветвлённых электросетях большой протяжённости, имеющих большую электрическую ёмкость и малое сопротивление изоляции проводов относительно земли.

Защитное электрическое разделение цепей источника тока и электроприёмника осуществляется при помощи разделительного трансформатора и применяется, как правило, для одной питающей цепи, которая при этом имеет малую электрическую ёмкость, большое сопротивление изоляции проводов относительно земли, а, следовательно, меньшую опасность при однофазном прикосновении.

Таблица 3

Классификация по способу защиты человека от поражения электрическим током и условия применения электрооборудования в электроустановках напряжением до 1 кВ

Класс по ГОСТ 12.2.007.0 Р МЭК536	Маркировка	Назначение защиты	Условия применения электрооборудования в электроустановке
Класс 0	-	При косвенном прикосновении	1. Применение в непроводящих помещениях. 2. Питание от вторичной обмотки разделительного трансформатора только одного электроприёмника
Класс I	Защитный зажим, знак или буквы РЕ, или желто-зелёные полосы	При косвенном прикосновении	Присоединение заземляющего зажима электрооборудования к защитному проводнику электроустановки
Класс II	Знак	При косвенном прикосновении	Независимо от мер защиты, принятых в электроустановке
Класс III	Знак	От прямого и косвенного прикосновений	Питание от безопасного разделительного трансформатора

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки:

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны и площадки применяются в электроустановках напряжением до 1 кВ, когда требования к автоматическому отключению питания не могут быть выполнены, а применение других защитных мер невозможно либо нецелесообразно.

Сопротивление относительно земли изолирующего пола и стен таких помещений, зон и площадок в любой точке должно быть не менее:

50 кОм при номинальном напряжении электроустановки до 500 В включительно;

100 кОм при номинальном напряжении электроустановки более 500 В;

Если сопротивление в какой-либо точке меньше указанных величин, такие помещения, зоны, площадки не должны рассматриваться в качестве меры защиты от поражения электрическим током.

Для изолирующих (непроводящих) помещений, зон, площадок допускается использование электрооборудования класса 0 (табл.3) при соблюдении одного из следующих условий:

открытые проводящие части удалены одна от другой и от сторонних проводящих частей не менее чем на 2 м.

открытые проводящие части отделены от сторонних проводящих частей барьерами из изоляционного материала;

сторонние проводящие части покрыты изоляцией, выдерживающей испытательное напряжение не менее 2 кВ в течение 1 мин.

Пол и стены таких помещений не должны подвергаться воздействию влаги.

Кроме рассмотренных основных способов защиты персонала от поражения электрическим током используются: защитное зануление; блокировка; предупредительная сигнализация; электрозащитные средства (изолирующие штанги, диэлектрические коврики и др.).

7.Защита от воздействия электрического тока.

7.1. Действие электрического тока на организм человека.

При эксплуатации и ремонте электрических сетей и электрооборудования человек может оказаться в непосредственном соприкосновений с находящимися под напряжением частями электропроводок. В результате прохождения тока через организм человека может произойти нарушение его жизнедеятельности функции. Общие нарушения вызывают сбои функции центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения.

Электрический ток проходя через тело человека может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действие.

Биологическое действие проявляется в возбуждении и раздражении живых тканей организма;

Тепловое – в способности вызывать ожоги отдельных участков тела;

Механическое – приводит к разрыву тканей, вывиху суставов, и повреждению костей;

Химическое – к электролизу крови (разложению).

Опасность электрического тока состоит в том, что он не имеет внешних признаков и не ощущается органами чувств человека. Только в момент прикосновения к токоведущим частям и возникновения поражающего действия организм начинает ощущать болевые проявления от протекания тока.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от ряда факторов, в том числе силы тока, электрического сопротивления тела человека и длительности протекания тока через него, рода и частоты тока, пути его прохождения, индивидуальных свойств организма и условий окружающей среды.

По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный .

Ощутимый – это электрический ток, который при прохождений через организм вызывает ощутимое раздражение. В качестве этого критерия электробезопасности принят ток I =0,6 мА, который не вызывает нарушений деятельности организма. Допустимая длительность протекания такого тока через тело человека не более 10 минут.

Неотпускающий – ток, который при прохождении через тело человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, ноги или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. В качестве этого критерия электробезопасности принят ток I =6 мА . Длительность воздействия такого тока ограничивается защитной реакцией самого человека.

Фибрилляционный – ток, вызывающий при прохождений через организм фибрилляцию сердца – хаотические, разновременные и разрозненные сокращения мышечных волокон сердца и паралич дыхания.

При частоте тока 50 Гц фибрилляционными являются токи в пределах от 50 мА до 5 А, а среднее значение порогового фибрилляционного тока – примерно 100 мА. При постоянном токе средним значением порогового фибрилляционного тока можно считать 300 мА, а верхним пределом 5 А.

На степень поражения сильно влияет электрическое сопротивление тела человека, которое изменяется в очень больших пределах.

Наибольшим сопротивлением обладает верхний слой кожи толщиной около 0,2 мм, состоящий из ороговевших клеток. Удельное электрическое сопротивление сухой кожи равно 3∙10 3 -2∙10 4 Ом∙м, а внутренних мышечных тканей – 200-300 Ом∙м. Повреждение рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и другие микротравмы) может снизить сопротивление до значений, близких к значению внутреннего сопротивления, что увеличивает опасность поражения человека током.

Такое же влияние оказывает увлажнение кожи, а также загрязнение проводящей пылью или грязью.

Повышение напряжения приложенного к телу человека, в десятки раз уменьшает сопротивление кожи, а следовательно и полное сопротивление тела, которое приближается к своему наименьшему значению 300-500 Ом.

В качестве расчётных значений электрическое сопротивление тела человека принимают 1000 Ом при напряжении U = 50В и 6000 Ом при U = 36В.

В связи с большими различиями значений сопротивлений тканей человека и невозможностью заранее предвидеть место контакта тела человека с токоведущими частями оборудования, определить поражающую силу тока невозможно. Для оценки безопасных условий исходят из допустимых напряжений.

Безопасным напряжением считают напряжение 36 В(для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и электроинструмента в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В в особо опасных помещениях (при работах внутри котлов, металлических резервуарах и др.).

В производственных процессах используют два рода тока: постоянный и переменный. При напряжениях до 500 В опасность поражения переменным током выше чем постоянным. Переменный ток частотой 50 Гц представляет наибольшую опасность, а с повышением частоты эта опасность уменьшается.

Опасность поражения электрическим током зависит от условий выполнения работ в производственных помещениях. По степени опасности поражения людей электрическим током производственные помещения, согласно ПУЭ, подразделяют на помещения особо опасные, с повышенной опасностью и без повышенной опасности.

Особо опасные помещения имеют повышенную влажность (по производственным условиям относительная влажность в них приближается к 100%) или химически активную среду, которая постоянно или длительно разрушающе действует на изоляцию и токоведущие части. Возможно и одновременное Действие этих двух факторов, определяющих признаки повышенной опасности производственных помещений. Особо опасными помещениями являются пропиточные, гальванические, газогенераторные участки и отделения, душевые, прачечные, помещения для зарядки аккумуляторов и др. В них разрешается работать электроинструментом напряжением не выше 42В при обязательном применении средств индивидуальной защиты (диэлектрических перчаток, ковриков и др.). Переносные электрические светильники должны иметь напряжение не более 12В.

Помещения с повышенной опасностью – это такие помещения, в которых относительная влажность длительно превышает 75%; имеются токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные и др.) или токопроводящая пыль; температура воздуха длительно превышает +35°С; установлены большие заземлённые металлические конструкции и возможно одновременное прикосновение человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкций зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой. К таким помещениям относят кузнечные, механические, столярные производственные участки и отделения, неотапливаемые складские помещения и др. Напряжение электроинструмента и переносных электрических светильников, применяемых в помещениях с повышенной опасностью, не должно превышать 42В.

Помещениями без повышенной опасности являются все помещения, в которых отсутствуют факторы, определяющие особую и повышенную опасность помещений. Это служебные и бытовые помещения, отапливаемые склады и др.

Электроустановки вне помещений по степени опасности приравнивают к электроустановкам, эксплуатируемых в особо опасных помещениях.

Все электроустановки (трансформаторы, электрооборудование, электроприборы и т.п.) согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) по условиям электробезопасности разделяют на:

· электроустановки напряжением выше 1000В.

· электроустановки напряжением до 1000В.

· электроустановки с малым напряжением, не превышающим 42В.

7.2.Опасность прикосновения к токоведущим частям в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью.

Степень поражения при прикосновении к токоведущим частям электрической сети зависит от схемы прикосновения человека, напряжения сети, режима нейтрали сети, качества изоляции токоведущих частей от земли и других факторов.

Наибольшую опасность представляет двухфазное (двухполюсное) прикосновение, при котором человек одновременно присоединяется к двум фазам электроустановки и оказывается под действием рабочего напряжения. Ток I ч, проходящий через тело человека, будет зависеть в этом случае только от напряжения сети и электрического сопротивления тела человека (рис. 7.1).

В сети постоянного тока или однофазной сети ток через тело человека, А:

I = U раб / R ч

где U раб – рабочее напряжение сети, В,

R ч – сопротивление тела человека, Ом.

В трёхфазной сети при касании двух линейных проводов:

I ч = U л / R ч = √3U ф / R ч

где U Л – линейное напряжение сети, В,

U Ф – фазное напряжение сети, В.

Такое включение человека встречается достаточно редко, чаще имеет место однофазное прикосновение. В этом случае на протекающий через человека ток оказывает влияние режим нейтрали источника тока (изолированная или глухозаземлённая), сопротивление изоляции и ёмкость фаз относительно земли.

В трёхфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000В (рис. 7.2а) при условии её малой протяжённости емкостным сопротивлением можно пренебречь, и тогда ток проходящий через человека:

I ч = 3U ф /(3R ч + r и)

Из приведённой формулы следует, что в неразветвлённых сетях небольшой протяжённости опасность поражения человека тем больше, чем ниже уровень изоляции (сопротивление изоляции проводов – r и). относительно земли.

В сетях с глухозаземлённой нейтралью (рис. 7.2б) ток, который пройдёт через человека при его прикосновении к фазе, будет:

I ч = U Ф / (R ч + R о)

В этом случае при прикосновении к одной из фаз трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением.

7.3.Опаснсть напряжения прикосновения и шага.

При пробое или нарушении изоляции электроустановок (рис.7.3) их корпуса и соединённые с ними заземлители оказываются под напряжением. При прикосновении к любому корпусу электроустановки 1, 2, 3 возникает опасность поражения человека электрическим током. Ток, протекающий через корпус электроустановки и заземлитель, растекается по значительному объёму земли. В этом случае земля становится участком электрической цепи. Пространство вокруг заземлителя, где проходит растекание тока на землю, называют полем растекания.

Для выявления закономерности распределения потенциалов на поверхности земли в зоне растекания тока примем допущение что ток замыкания I з стекает в землю через полусферический заземлитель радиусом r , находящийся в однородном грунте с удельным сопротивлением ρ , Ом∙м. (Распределение потенциала на поверхности земли при растекании тока в грунте показан на рис. 7.4.).

Потенциал т.А, находящийся на расстоянии х А от заземлителя можно определить из выражения:

(7.1)

Из выражения (7.1) видно, что потенциал на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя изменяется по закону гиперболы, уменьшаясь от максимального значения до нуля по мере удаления от заземлителя.

При попадании человека в зону растекания тока, он может оказаться под разностью потенциалов, которая существует между двумя точками земли, на которых стоит человек. Эту разность потенциалов между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называют напряжением шага .

Напряжение шага U ш можно определить как разность потенциалов между точками А и В на поверхности земли (рис.7.3).

Напряжение шага зависит от ширины шага α, и расстояния х А от места замыкания на землю. По мере удаления от места замыкания опасность шаговых напряжений уменьшается: U ш1 › U ш2 (рис. 7.3). На расстоянии около 20м от места замыкания шаговое напряжение практически не представляет опасности. При шаге равном 0,8м вблизи места растекания тока шаговое напряжение может достигать 100 – 150В. Такое напряжение при протекании тока по пути «нога – нога» может вызвать судороги мышц ног, и человек может упасть на землю.

Для уменьшения шагового напряжения в зоне растекания тока человек должен соединить ноги вместе, и не спеша выходить из опасной зоны так, чтобы при передвижении ступня одной ноги не выходила за пределы другой.

Напряжением прикосновения называют напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или напряжение, приложенное к телу человека.

Корпуса электроустановок 1, 2, 3, которых может коснуться человек (рис.7.3), соединённых заземляющей шиной с заземлителем, при пробое изоляции окажутся под тем же потенциалом, что и сам заземлитель- j з

Потенциал другой точки – это потенциал основания (земли) в том месте где стоит человек – j осн

В этом случае напряжение прикосновения будет:

Где – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающей форму потенциальной кривой при полусферическом заземлителе. При заземлителях другой формы коэффициент α 1 определяют из других выражений.

Таким образом, напряжение прикосновения для человека (рис.7.3.), касающегося заземлённого корпуса электроустановки и стоящего на земле, определяется отрезком ОС и зависит от формы потенциальной кривой и расстояния х между человеком и заземлителем: чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше U пр и наоборот.

При наибольшем расстоянии х = ∞, а практически при х ≥ 20м напряжение прикосновения имеет наибольшее значение:

U ПР =U З ;

Это наиболее опасный случай прикосновения.

При наименьшем значении х , т.е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе U ПР =0 , и .

Это безопасный случай, при котором человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя.

При других значениях х в пределах 0…20м U пр плавно возрастает от 0 до з, а от 0 до 1 (пунктирная кривая на рис. 7.3.).

7.4. Организационные мероприятия и технические средства,

обеспечивающие безопасность работ в электроустановках.

Обслуживание электроустановок, производство монтажных, ремонтных и наладочных работ требуют выполнения организационных и технических мероприятий, применения технических средств по предупреждению поражения человека электрическим током.

Работы в действующих установках по мерам безопасности разбивают на 4 категории:

При полном снятии напряжения;

При частичном снятии напряжения;

Без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением;

Без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением

Правилами техники безопасности определены требования к персоналу, обслуживающему электроустановки.

7.5.Защита от поражения электрическим током при прикосновении к

нетоковедущим частям электроустановок.

Для устранения опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и к другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением в результате нарушения изоляции, применяют защитное заземление, зануление и защитное отключение .

Защитным заземлением называют преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением, с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем является металлический проводник (электрод) или группа соединённых между собой проводников (электродов), находящихся в непосредственном соприкосновении с землёй. Заземляющим проводником называют металлический проводник, который соединяет заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения . Это достигается путём уменьшения потенциала заземлённого оборудования, за счёт уменьшения сопротивления заземлителя.

При замыкании токоведущих частей на заземлённый корпус электроустановки он окажется под напряжением U З =I З R З Человек при прикосновении к корпусу попадает под напряжение. Ток протекающий через тело человека будет

Из этого выражения видно, что ток через человека можно уменьшить путём уменьшения сопротивления заземления R з и коэффициента прикосновения или увеличения общего сопротивления человека R оч .

Защитное заземление применяют в трёхфазных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. (рис. 7.5-а) и сетях напряжением выше 1000 В с заземлённой нейтралью. (рис. 7.5-б).

Сопротивление заземляющего устройства Rз в таких случаях не должно быть больше нормированной величины. Эта величина зависит от напряжения электроустановки, мощности источника питания и является основным показателем, характеризующим пригодность защитного заземления для данных условий.

Согласно ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81 « ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление » в электроустановках переменного тока напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом. Если мощность источника питания (трансформатора, генератора) не превышает 100 кВ ·А, то сопротивление заземляющего устройства может достигать 10 Ом, но не более.

В электроустановках с напряжением выше 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 250/I з (где I з – ток замыкания на землю). При использовании заземляющего устройства одновременно и для электроустановок напряжением до 1000 В его сопротивление R з = 125/I з . Во всех случаях сопротивление R з не должно превышать 10 Ом.

Сопротивление заземления измеряют не реже одного раза в год в периоды наименьшей проводимости:один раз летом при наибольшем просыхании почвы, один раз зимой при наибольшем промерзании почвы. Контроль сопротивления заземления проводят при помощи измерителей защитного заземления типов МС-08, М-416 и др.

7.6 Расчёт защитного заземления .

Расчёт заключается в определении числа заземляющих проводников (труб, стержней), и длины соединяющей полосы, способа размещения в грунте.

Порядок расчёта заземлителей.

1. Зная напряжение, мощность и режим нейтрали электроустановки, определяют нормируемую величину сопротивления –R з.

2. Определяют расчётное удельное сопротивление грунта .

За расчётное удельное сопротивление грунта принимают наибольшее его значение в течении года

где – удельное сопротивление грунта, полученное при измерении, Ом*м

Ψ – коэффициент, учитывающий увеличение удельного сопротивления земли в течении года для разных климатических зон. По таблице 3.11 и 3.12 [ 7 ].

3.Рассчитывают сопротивление R В вертикальных одиночных заземлителей по эмпирическим формулам табл. 3.1 , табл. 11.4.[ 4 ].

4. Определяют число вертикальных заземлителей n с учетом коэффициента использования вертикальных электродов.

Сначала принимают =1. Затем уточняют количество электродов с учетом выбранного по табл. 3.2. значения , который зависит от числа заземлителей, способа их размещения и от отношения расстояния а между заземлителями к их длине l.

5. Находят длину соединяющей вертикальные электроды полосы. При размещении электродов в ряд длина полосы l n =1.05*a(n-1)

При размещении по контуру l n =1.05*a*n

6. По расчетным и выбранным параметрам полосы определяют ее сопротивление R г по эмпирическим формулам табл. 3.1[ 7 ] , табл. 11.4.[ 4 ].

7. Определяют результирующее сопротивление R общ растеканию тока сложного заземлителя с учетом экранирования между полосами и вертикальными электродами, учитываемого коэффициентом использования горизонтального полосового электрода.

Результирующее сопротивление заземлителей не должно превышать нормируемую величину, £

Зануление .

Этот способ защиты от поражения электрическим током заключается в преднамеренном электрическом соединении металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, с нулевым защитным проводником.

Нулевым защитным проводником называют проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземлённой нейтральной точкой в трёхфазных сетях, с глухозаземлённым выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземлённой средней точкой обмотки источника в сетях постоянного тока.

Принципиальная схема зануления в сети трёхфазного тока показана на рис. 7.6.

Защитный эффект зануления состоит в уменьшении длительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении времени воздействия электрического тока на человека.

Это достигается путём подключения корпусов электроустановок к нулевому проводу. При таком соединении любое замыкание на корпус превращается в однофазное, короткое замыкание. В этом случае в цепи возникает большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить повреждённую электроустановку от питающей сети.

Рис. 7.6 Схема зануления в трёхфазной сети.

1.Корпус электроустановки. 2. Аппараты защиты от к.з., r0 – сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока. r п – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника. Iк – ток короткого замыкания. Iн – часть тока к.з., протекающего через нулевой защитный проводник. Iз – часть тока к.з., протекающего через землю.

Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматические выключатели максимального тока, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой и другие.

Нулевой защитный проводник соединяют с землёй с помощью повторного заземлителя r п (рис. 7.6). В этом случае с момента возникновения замыкания на корпус и до автоматического отключения электроустановки от сети, проявляется защитное свойство этого заземлителя, как при защитном заземлении, то есть заземление корпусов через нулевой проводник снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.

Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия – быстрое автоматическое отключение повреждённой электроустановки от питающей сети и снижение напряжения занулённых металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли.

Стандарты и нормативные правила выделяют два вида опасных прикосновений: прямое и косвенное. В данной статье речь пойдет о мерах защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.

Косвенное прикосновение обозначает контакт человека с открытой проводящей частью оборудования, которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением, но по какой-то причине оказалась под напряжением, например из-за повреждения изоляции. В этом случае случайный контакт человека с этой частью может оказаться крайне опасным, поскольку через тело человека потечет ток.

Для защиты при косвенном прикосновении, чтобы предупредить поражение людей или животных электрическим током в случае повреждения изоляции, применяют специальные меры, отдельно или сразу несколько из них:

защитное заземление;

автоматическое отключение питания;

уравнивание потенциалов;

выравнивание потенциалов;

двойная или усиленная изоляция;

сверхнизкое (малое) напряжение;

защитное электрическое разделение цепей;

изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.

Защитное заземление

Для обеспечения электробезопасности выполняют защитное заземление оборудования. Это заземление отличается от функционального заземления, и подразумевает соединение проводящей, потенциально опасной части оборудования с заземляющим устройством.

Функция защитного заземления - устранить опасность для человека стоящего на земле, и прикоснувшегося к части оборудования, которое оказалось под напряжением из-за замыкания. Все потенциально опасные проводящие части оборудования соединяются с землей посредством заземляющих проводников, соединенных с заземлителем. Благодаря защитному заземлению, напряжение заземленных частей уменьшается до безопасного относительно земли значения.

Защитное заземление применяется к оборудованию, работающему под напряжением до 1000 вольт:

к однофазному, изолированному от земли и к трехфазному с изолированной нейтралью;

к оборудованию, работающему в сетях с напряжением выше 1000 вольт с заземленной нейтралью и с изолированной нейтралью.

Заземлителем для защитного заземления может служить специально для этой цели искусственно заземленный проводник (искусственный заземлитель), либо какой-нибудь проводящий объект, находящийся в земле, например железобетонный фундамент (естественный заземлитель). Коммуникационные трубопроводы, например канализационные, газовые или трубопровод системы отопления, для этой цели использовать запрещено.

Автоматическое отключение питания

В целях защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, реализуют автоматическое отключение питания путем размыкания сразу нескольких фазных проводников, а в некоторых случаях еще и нулевого проводника. Данный способ защиты сочетается с системами защитного заземления и зануления. Применим он и в тех случаях, когда защитное заземление реализовать невозможно.

Этот способ защиты относится к быстродействующим системам, способным за время менее 0,2 секунд отключить оборудование от сети в случае наступления опасной ситуации. Целесообразно применять защитное отключение ручных электроинструментов, мобильных электроустановок, бытовых электроприборов.

Когда фаза замыкается на корпус, либо сопротивление изоляции относительно земли сильно падает, или при соприкосновении токоведущей части с телом человека, электрические параметры цепи изменяются, и это изменение выступает сигналом , состоящего из прибора защитного отключения и выключателя. Прибор защитного отключения регистрирует изменение параметров цепи и подает сигнал на выключатель, который в свою очередь отключает опасный прибор от сети.

УЗО для защиты при косвенном прикосновении могут реагировать на различные параметры: на токи КЗ в системе зануления или на дифференциальный ток, на напряжение корпуса относительно земли или на напряжение нулевой последовательности. По типу входного сигнала данный УЗО различаются. На оборудовании с автоматическими УЗО, после регистрации аварийной ситуации реализуется уравнивание потенциалов, затем происходит отключение питания.

Уравнивание потенциалов

Если в одной и той же электросети имеется несколько электроустановок, часть корпусов которых заземлена через отдельный заземлитель без соединения с PE-проводником, а часть оборудования имеет соединение с PE-проводником, такое положение дел опасно, и так заземлять электроустановки запрещается. Почему? Потому что если произойдет замыкание фазы на корпус, скажем, двигателя, заземленного отдельным заземлителем, то корпуса зануленных электроустановок окажутся под напряжением относительно земли. Напомним, что зануление - это соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулевым проводником сети.

Опасно здесь то, что оборудование с правильно организованной защитой окажется под напряжением. Печальный опыт из животноводческого хозяйства свидетельствует о том, что такое неправильное заземление оборудования имело следствием массовую гибель животных.

Чтобы избежать подобных опасностей, реализуют уравнивание потенциалов. Проводящие части защищаемого оборудования соединяют, чтобы потенциалы их были одинаковыми, и таким образом обеспечивается электробезопасность электросети при косвенном прикосновении.

Согласно ПУЭ, у электроустановок на напряжение до 1000 вольт между собой соединяют питающей линии системы TN с заземляющим проводником заземляющего устройства систем IT и TT и с заземляющим устройством заземлителя повторного заземления на вводе в здание.

Сюда же присоединяют металлические коммуникационные трубы сооружения, проводящие части каркаса здания, проводящие части централизованных систем кондиционирования и вентиляции, заземляющие устройства системы молниезащиты 3 и 2 кат., проводящие оболочки телекоммуникационных кабелей, а также функциональное заземление, если нет ограничений по ПУЭ. Проводники системы уравнивания потенциалов от всех этих частей присоединяют затем к главной заземляющей шине.

Выравнивание потенциалов

Выравнивание потенциалов позволяет значительно снизить шаговое напряжение на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, которые прокладываются в земле, в полу, либо на их поверхности, и присоединяются к заземляющему устройству. В некоторых случаях применяют специальные покрытия земли. Можно рассматривать выравнивание потенциалов как частный случай уравнивания, если считать проводящий пол сторонней проводящей частью в электроустановке наряду с металлоконструкциями, трубопроводами.

Двойная или усиленная изоляция

Для защиты при косвенном прикосновении, в электроустановках напряжением до 1000 вольт, применяют двойную изоляцию. Основная изоляция защищена независимой дополнительной изоляцией. В случае повреждения дополнительной изоляции, основная изоляция оказывается защищена.

Усиленная изоляция по своей защитной функции аналогична двойной изоляции, ее степень защиты соответствует двойной изоляции.

Проводящие части электроустановок в двойной защитной и усиленной изоляции не присоединяют ни к защитному проводнику, ни к системе уравнивания потенциалов.

Здесь уместным будет отметить, что электроинструмент и ручные электрические машины подразделяются на четыре класса: 0,I,II,III. Далее рассмотрим некоторые детали реализуемых в них защит.

Класс 0. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током. При повреждении изоляции, от косвенного прикосновения человека защищают изолирующие помещения, изолирующие зоны, площадки, изолирующие полы. Примером может служить дрель, металлический корпус которой не имеет заземляющего контакта, при этом вилка двухполюсная. Между кабелем и корпусом, в месте входа кабеля в корпус, обязательно установлена резиновая втулка, обеспечивающая изоляцию.

Класс I. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током, при этом открытые проводящие части соединены с PE-проводником сети, например стиральные машины с трехполюсной евровилкой защищены именно таким образом.

Класс II. Двойная или усиленная изоляция корпуса. Пример - пластмассовый корпус перфоратора с двухполюсной вилкой и без заземления.

Класс III. Напряжение источника питания не опасно для человека. Это так называемое сверхнизкое (малое) напряжение. Примером может служить бытовой шуруповерт.

Малое (сверхнизкое) напряжение

Малое, или по-другому сверхнизкое напряжение само по себе является защитой при косвенном прикосновении. В сочетании с защитным электрическим разделением цепей, например с применением разделительного трансформатора, безопасность оказывается столь же высокой. Цепи малого напряжения отделяются от цепей высокого напряжения, а в случаях, когда сверхнизкое напряжение выше 60 вольт по постоянному току или выше 25 вольт по переменному току, применяются дополнительные меры: изоляция, оболочка.

Применение сверхнизкого напряжения в электроприборах позволяет отказаться от защитного заземления их проводящих корпусов, кроме ситуаций вынужденного соединения с проводящими частями приборов опасного напряжения. Если малое напряжение используется совместно с автоматическим отключением питания, то один из выводов источника присоединяют к защитному проводнику сети, которая этот источник питает.

Защитное электрическое разделение цепей

В электроустановках напряжением до 1000 вольт реализуется защитное электрическое разделение цепей. При помощи усиленной либо двойной изоляции или основной изоляции и защитного проводящего экрана, одни токоведущие части или цепи отделяются от других. Наибольшее напряжение цепи, которая отделяется, не должно быть выше 500 вольт. Защитное электрическое разделение цепей реализовано например в разделительном трансформаторе. Токоведущие части питаемой цепи прокладываются отдельно от других цепей.

Электрическое разделение цепей значительно повышает безопасность протяженных сетей, благодаря именно разделительным трансформаторам. Участки сетей, изолированные от земли, и имеющие малую протяженность, отличаются незначительной электроемкостью и высоким сопротивлением изоляции, если сравнивать со всей разветвленной сетью. При косвенном прикосновении через тело человека от фазы к земле протечет небольшой ток. Отдельный участок цепи оказывается более безопасным при таком разделении.

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки

Значительное электрическое сопротивление стен и полов некоторых помещений, зон, площадок, обеспечивает достаточную защиту при косвенном прикосновении даже в отсутствие заземления проводящих частей электроустановок напряжением до 1000 вольт. Изолирующие помещения применяют для защиты людей при косвенном прикосновении в случаях, когда иные методы защиты неприменимы или нецелесообразны.

Однако есть важное условие: при напряжении электроустановки более 500 вольт, сопротивление изолирующих стен и пола относительно локальной земли не должно быть ниже 100 кОм в любой точке помещения, а при напряжении до 500 вольт - не менее 50 кОм. Изолированные помещения не предполагают наличия защитного проводника, поэтому в них всеми путями исключен занос потенциала извне на проводящие части зоны.

Поражение человека электрическим током опасно для здоровья и жизни любого живого существа. Для защиты от поражений электрическим током в схемы электропроводки включают специальные устройства защиты. Это дифференциальные автоматы защиты, устройства защитного отключения, электрические расцепители и т.п. Каждый из них разработан для защиты человека от определенных прикосновений к токоведущим частям электропроводки.

В электротехнике касание человеком проводов и конструкций, находящихся под напряжением разделяют на прямое и косвенное прикосновение.

Под прямым прикосновением принимается контакт человеком с частью электропроводки, которая в рабочем режиме находится под напряжением. Иначе говоря, качание человека открытых проводов, контактов, клем по которым в нормальном (не аварийном) режимах протекает электрический ток это и есть прямое прикосновение.

Различаются несколько видов прямого прикосновения

• Касание двумя руками двух различных фаз;
• Одновременное касание фазы и нуля;
• Касание только одного провода в 2-х проводной сети.

При касании двух фаз тело человека оказывается включенным в полное линейное напряжение сети. Это самое опасное из всех прикосновений. При нем ток протекает по жизненно важным органам. Например, при касании двумя руками, то ток протекает через сердце и легкие.

Ток через тело человека при двойном прикосновении к фазным проводникам практически не зависит от режима нейтрали сети. При любой нейтрали ток через тело человека определяется по простому закону Ома. Ток через тело прямо пропорционален линейному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению человека.

Если принять во внимание сопротивление человека 1000 Ом, а напряжение сети 380 Вольт, то ток через тело человека равен 380 mA(миллиампер), что является смертельным порогом тока поражения.

Примечание: Допустимый интервал времени прохождения тока через тело человека равен 0,01 – 2сек. При этом величины токов, проходящие через тело человека, подразделяются на пять пунктов по типу последствий воздействия.

Таблица значений тока поражения и его последствий по воздействию на человека.

При прямом прикосновении к фазному и нулевому проводу и касании одного провода значение тока через тело человека снижаются, за счет увеличения сопротивления, но все равно остаются смертельно опасными для человека.

Для защиты человека от прямого прикосновения нормативными документами определены меры защиты от прямого прикосновения.

Примечание: По международному электрическому кодексу (МЭК) защита от прямого прикосновения называется базовой защитой.

class="eliadunit">

Базовую защиту от прямого соприкосновения разделяют на физическую защиту от прикосновения (изоляция проводов, огорождения, выделение отдельных помещений для электроустановок) и дополнительную защиту.

Физическая защита это предупредительные меры защиты человека от поражения электрическим током. В большинстве случаях, отдельно без дополнительной защиты, ее нельзя рассматривать как надежную.

Дополнительная защита от прямого прикосновения служит для защиты человека при отсутствии или повреждении первой защиты. Для дополнительной защиты от прямого соприкосновения используется устройство защитного отключения (УЗО) с высокой чувствительностью (I≤30 mA) и минимальным временем срабатывания.

Повторюсь. Прямое прикосновение это непосредственный контакт с частями проводки, по которому протекает ток в нормальном, рабочем режиме. Прямое прикосновение это, скорее всего случайность, вызванная с невнимательностью, оплошностью. Вряд ли кто либо самостоятельно схватится за провод находящейся под напряжением.

Другое дело если прикосновение к токоведущим частям происходит не преднамеренно, а при аварийных режимах. При аварийном режиме человек не предполагает, что токопроводная конструкция оказалась под напряжением. Такое прикосновение называется косвенным, а защита от косвенного прикосновение называется защита от короткого замыкания.

Косвенное прикосновение по своей сути более опасно, по сравнению с прямым прикосновением. Если прямое прикосновение это скорее случайность вызванная оплошностью, то косвенное прикосновение происходит при аварийной ситуации и человек заранее не знает, что та или иная конструкция находится под напряжением.

Для защиты от косвенного прикосновения, она же защита от короткого замыкания, применяются более разнообразные способы. Можно выделить несколько основных из них.

Основная защита:

• Автоматическое отключение подачи электропитания;

Специальная защита:

• Применение схем уравнивания потенциалов;
• Разделение электрических цепей помещения с помощью разделительных трансформаторов;
• Применение системы безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН);
• Использование заземленной системы безопасного сверхнизкого напряжения (ЗСНН).

Нужно помнить: Максимальное значение напряжения прикосновения Uc, которое человек может выдержать бесконечно долго составляет 50 Вольт переменного тока.

Каждый способ защиты от короткого замыкания различается по своей организации для различных электросетей. Для систем электропитания с глухозаземленной нейтралью (системаTN), с изолированной нейтралью (система IT),с независимым от нейтрали заземлением корпусов электроустановок (система TT) защита от короткого замыкания делается по своим схемам и принципам.

В конце статьи хочу отметить. Нужно помнить что, несмотря на отсутствие запаха, и внешних проявлений электрический ток это жизненно опасен для человека при любом взаимодействии. Только комплексная защита электросети может служить гарантом от любого прикосновения человека к токоведущим частям и поражения человека электрическим током. На этом все!