Персонал. Курс лекций содержание введение
 Скачать 1 Mb.
|
|
системы ТТ как основной и лишь допускает применение системы TN-S. Тем самым считается, что первая обеспечивает более высокий уровень электробезопасности, чем вторая. Таким образом, возникает противоречие между требованиями ПУЭ И новых российских стандартов ГОСТ Р. Однако необходимо учесть, что ГОСТ Р 50669-94 тре- бует обязательного применения в зданиях из металла устройства защитного отключе- ния (УЗО), а сеть ТТ в совокупности с УЗО обеспечивает высокий уровень электро- безопасности при меньших материальных затратах, чем сеть TN-S. Поэтому противо- речие между указанными нормативными документами может быть снято путём внесе- ния в них чёткого указания о том, что сеть ТТ может применяться только в совокупно- сти с УЗО. 4.2. Выравнивание потенциалов При пробое изоляции на корпус, присоединённый к заземлителю, обрыве и па- дении провода на землю потенциалы точек земной поверхности (токопроводящего по- ла) вблизи от заземлителя приобретают повышенное значение (см. рис.15). Наиболь- ший потенциал, равный потенциалу заземлителя φ 3 , 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 расстоя- нии более 20 м от заземлителя зона растекания заканчивается, то есть потенциалы то- чек земли имеют нулевое значение. Человек, находящийся в зоне растекания, может попасть под напряжение шага. Напряжение шага (Um)- это разность потенциалов между двумя точками земли, нахо- дящимися 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 U ш уменьшается, обращаясь в нуль за пределами зоны растекания; - величины потенциала заземлителя: чем больше φ 3 , тем больше U ш Опасность воздействия напряжения шага состоит в том, что ток, протекая по пу- ти «нога-нога», вызывает судороги мышц, что может привести к падению человека на землю. При этом возникает более опасная для человека петля тока, а также увеличива- ется расстояние между точками земли, которых он будет касаться. Индивидуальными средствами защиты от напряжения шага в установках выше 1000 В являются диэлек- трические боты, а до 1000 В - диэлектрические галоши. Коллективным средством за- щиты является выравнивание потенциалов. 46 Человек, который стоит на земле и касается оказавшегося под напряжением за- землённого 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 раз- ность потенциалов руки φ р и ноги φ н 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 ра- вен потенциалу заземлителя, поэтому напряжение прикосновения определяем величи- ной потенциала ноги. Когда человек стоит точно над заземлителем, его рука и нога на- ходятся под одним и тем же потенциалом φ р =φ н =φ з следовательно, U пр =φ р -φ н =0, и че- ловек не подвергается опасности, По мере удаления от заземлителя потенциал ноги уменьшается и разность φ р -φ н =U пр возрастает. Напряжение прикосновения имеет наи- большее значение в зоне нулевого потенциала, где φ н =0, а U пр =φ н . В этом случае чело- век подвергается наибольшей опасности. Рассмотренное явление называется выносом потенциала и заключается в том, что заземлённое оборудование расположено слиш- ком далеко от заземлителя. В качестве коллективного средства защиты от напряжения шага и прикоснове- ния применяется выравнивание потенциала (рис 16). Заземляющее устройство вы- полняется не в виде одного заземлителя, а состоит из совокупности вертикальных и горизонтальных металлических электродов, соединённых между собой и рассредото- ченных по всей площади (или по контуру) пола рабочей зоны. При небольших рас- стояниях между элементами контура заземления потенциалы внутри него между от- дельными точками выравниваются. Однако по краям контура за пределами заземляю- щего 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 простран- ства, ограниченного крайними электродами. По краям контура, за его пределами (осо- бенно в местах проходов и проездов) укладываются в землю на различной глубине до- полнительные стальные полосы, что уменьшает крутизну спадания потенциала, а зна- чит, напряжения шага и прикосновения (рис. 16-б). ГОСТ 12.1.009-76 определяет выравнивание потенциала как метод снижения на- пряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым воз- можно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять че- 47 ловек. Выравнивание потенциала как самостоятельный способ защиты не применяет- ся, оно является дополнением к защитному заземлению (занулению). Требования к конструкции и параметры устройств защитного заземления, зану- ления и выравнивания потенциалов содержатся в ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопас- ность. 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 защит- ных проводов, при которой корпуса электоприёмников электрически соединяются ме- жду собой, а также с металлическими трубопроводами, оболочками кабелей, металли- ческими конструкциями зданий и другими заземлителями. Такая мера защиты получи- ла распространение в странах восточной Европы (страны бывшего СЭВ). В нашей стране она применяется в передвижной энергетике, когда источник питания и потре- бители располагаются на транспортных средствах. 4.4. Изоляция нетоковедущих частей В отдельных обоснованных случаях, когда другие способы и средства неприме- нимы или малоэффективны, защита от поражения электрическим током при прикосно- вении 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 применять- ся как раздельно, так и в определённых сочетаниях одно с другим, что может сущест- 48 венно повысить электробезопасность. Сказанное иллюстрируется классами электро- технических устройств по способам защиты от поражения электрическим током (таб- лица 3). Таблица 3 Кла сс за- щиты Характеристика изделия Способы (средства) защиты от поражения электрическим током 1 2 3 0 Изделия, имеющие рабочую изо- ляцию и не имеющие элементов для за- земления. Рабочая изоляция 01 Изделия, имеющие рабочую изо- ляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоедине- ния к источнику питания а) Рабочая изоляция б) Защитное зазем- ление (зануление) I Изделия, имеющие рабочую изо- ляцию и элемент для заземления. Про- вод для присоединения к источнику пи- тания имеет заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом. а) Рабочая изоляция. б) Защитное зазем- ление (зануление) П Изделия, имеющие двойную или усиленную изоляцию. Двойная (усилен- ная) изоляция III Изделия, не имеющие ни внут- ренних, ни внешних электрических це- пей с напряжением выше 50 В. Изде- лия, получающие питание от внешнего источника, должны присоединяться не- посредственно к источнику питания с напряжением не выше 50 В. При ис- пользовании в качестве источника пи- тания трансформатора или преобразо- вателя его входная и выходная обмотки не должны быть электрически связаны и между ними должна быть двойная или усиленная изоляция а) Рабочая изоляция б) Малое напряже- ние в) Электрическое разделение сети Таблица 3 соответствует ГОСТ 12.2.007 - 75 «Изделия электротехнические. Тре- бования безопасности». Указанные классы защиты относятся к переносным или пере- движным электроприёмникам, подключённым к сети через штепсельные разъёмы (ро- зетки). 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 повы- шены 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 объек- та. Другой вариант установки УЗО - на групповых линиях, питающих штепсельные 49 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 ли- ния Кла сс защиты Способ защи- ты Уровень электробезопасно Двухпровод- ная (L.N) 0 Рабочая изо- ляция I Трёхпроводная (L,N,PE) I а) Рабочая изоляция б) Зануление 6,5 Двухпровод- ная (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, ус- ловно принятым за I (см. табл. 4). Во вновь строящихся, реконструируемых, капиталь- но 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. Приведённые данные получены А.И. Якобсом расчётным путём; в качестве электроприёмника рассматривался бытовой холодильник (морозильник). При использовании УЗО стационарного исполнения совместно с занулением необходимо, чтобы точка разветвления PEN - проводника на N - и РЕ -проводники на- ходились до УЗО по ходу энергии, а в зоне действия УЗО нулевой рабочий проводник N был надёжно изолирован от РЕ - проводника, от металлических корпусов электро- приёмников 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 косвен- ных прикосновений. При этом УЗО и зануление резервируют друг друга. Если точка разветвления нулевых проводов окажется после УЗО, что соответст- вует 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 работо- способности 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. Как уже говорилось, система ТТ (защитное заземление электроприёмников в сети с глухозаземлённой нейтралью) не обеспечивает электробезопасности и потому 50 запрещена ПУЭ. В то же время система ТТ, дополненная УЗО (см. рис. 18) предпи- сывается ГОСТ Р 50669-94 как основная для питания мобильных зданий из металла или с металлическим каркасом. Более того, система ТТ с УЗО свободна от недостат- ков, присущих системе TN: повышенного расхода проводов (особенно TN-S) и выно- са потенциала на все занулённое оборудование в случае замыкания на корпус в лю- бом из электроприёмников или в случае обрыва PEN - проводника. В системе ТТ с УЗО заземление электроприёмников не является мерой защиты от косвенных при- косновений, а лишь обеспечивает срабатывание УЗО. Поскольку УЗО имеет высо- кую чувствительность (срабатывает от токов, измеряемых в миллиамперах), заземли- тель электроприёмников может иметь значительное сопротивление. Например, при токе срабатывания УЗО, равном 30 мА, сопротивление заземлителя должно быть не больше 286 Ом, при этом напряжение прикосновения не превысит 12В. Сооружение такого заземлителя не требует значительных затрат сил, средств и времени. Следует однако иметь в виду, что в случае отсутствия УЗО или его отказа, при замыкании на корпус фазное напряжение распределится между заземлителями потребителя (286 Ом) и нейтрали трансформатора (4 Ом - по норме). В рассматриваемом примере всё заземлённое оборудование потребителя длительно окажется под напряжением 217 В, что создает опасность электропоражения. В этих условиях должны предъявляться повышенные требования к надёжности УЗО 51 5. ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ 5.1. Состояние вопроса В настоящее время имеет место бурный рост электрификации быта городского и сельского населения. Если 40…50 лет назад электроэнергия в быту использовалась в основном для целей освещения, то теперь жилые и общественные здания все в боль- шей степени насыщаются сложными электрическими приборами и устройствами: хо- лодильниками и морозильниками, стиральными и посудомоечными машинами, элек- троводонагревателями, электропечами, электроплитами, кондиционерами, электроин- струментом и др. Одновременно расширилась и сфера применения электробытовых приборов. Многие из них стали эксплуатироваться в условиях повышенной и даже особой опас- ности электропоражения: в кухнях, ванных комнатах, вблизи от водопроводных и га- зовых труб. Особенно велика опасность поражения электрическим током в сельской местности, на дачных участках, где электробытовые приборы подчас эксплуатируются в помещениях: с земляными полами, а иногда и под открытым небом. Указанные об- стоятельства обусловливают недопустимо высокий уровень бытового электротравма- тизма в России и требуют повышенного внимания специалистов к вопросам электро- безопасности. В нашей стране электроснабжение жилых и общественных зданий осуществля- ется от сетей трехфазного переменного тока напряжением 380/220 В с глухозаземлен- ной нейтралью (по международной классификации — сети типа TN). До недавнего времени в жилом фонде для питания однофазных потребителей использовались двух- проводные групповые линии (фазный и нулевой рабочий проводники), а электробыто- вые приборы имели самый низкий класс защиты от электропоражения - класс 0. В этих условиях средствами защиты от поражения электрическим током являлись лишь рабо- чая изоляция электрических сетей и потребителей, а также меры по ограничению дос- тупа к токоведущим частям (расположение их на недоступной высоте, ограждения). Применение же такой распространенной на производстве меры защиты, как зануление, и использование приборов класса I, было невозможно, так как требовало реконструк- ции групповых сетей всего жилого фонда. Попытки использования в быту приборов класса I привели к росту электротравматизма из-за невозможности их правильного подключения в двухпроводной сети. Весьма эффективным путем повышения электробезопасности жилых и общест- венных зданий в то время представлялся переход от электробытовых приборов класса защиты 0 на приборы класса II (с двойной или усиленной изоляцией), не требующий реконструкции сетей, с одновременным запрещением приборов класса I. В соответст- вии с ГОСТ 12.2.013-75 "Машины ручные электрические" продажа населению элек- троинструмента класса I запрещалась. В дополнение к этому Главгосэнергонадзор принял Решение о необходимости применения в быту ручных электрических машин только с двойной изоляцией (информационное письмо №17-6/25-Т от 6.08.1979 г.). В Решении указывалась номенклатура изделий класса II, разрешенных к применению в быту, и перечень их заводов-изготовителей (часть из них после развала СССР оказа- лась в ближнем Зарубежье). Всеми другими изделиями, не указанными в Решении, 52 пользоваться в быту запрещалось. С точки зрения электробезопасности правильность такого решения не вызывает сомнения, однако осуществить его по организационным причинам не представилось возможным. Реальность такова, что в настоящее время на- ряду с электробытовыми приборами класса 0 и II торговая сеть наводнена приборами класса I как импортного, так и отечественного производства. К тому же в условиях действия Закона РФ «О защите прав потребителей» запрещение пользования в быту приборами класса I стало юридически неправомерным. В 1993 г. Госстандарт, Госстрой и Минтопэнерго России приняли совместное Решение о развитии нормативной базы для безопасного применения электрооборудо- вания класса защиты I по электробезопасности в электроустановках зданий (опублико- вано в журнале "Промышленная энергетика" № 12 за 1993 г.). В соответствии с этим Решением Госстандартом РФ в 1994 г. был принят ком- плекс стандартов ГОСТ Р 50571 «Электроустановки зданий», гармонизированных со стандартами Международной электротехнической комиссии (МЭК). Комплекс стан- дартов распространяется на электроустановки: жилых, общественных и производст- венных зданий, торговых предприятий, сельскохозяйственных строений, жилых авто- фургонов и стоянок для них; стройплощадок, зрелищных сооружений, ярмарок и др. временных сооружений. Комплекс стандартов является основополагающим докумен- том во всех областях, входящих в сферу работ по стандартизации и сертификации электроустановок зданий, при разработке и пересмотре стандартов, нормативов и пра- вил, затрагивающих вопросы безопасности электроустановок зданий. В частности, в настоящее время осуществляется разработка 7-го издания Правил устройства электро- установок (ПУЭ), которые будут выпускаться и вводиться в действие отдельными раз- делами и главами по мере завершения работы по их составлению, согласованию и ут- верждению. Уже вышли в свет раздел 6 и главы 7.1. и 7.2, которые введены в действие с 1.07.2000 г. В соответствии с п.7.1.13 питание электроприемников здания должно осуществ- ляться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S. При реконструкции жилых и общественных зданий, имеющих напряжение сети 220/127 В или 3x220 В, следует предусматривать перевод сети на напряжение 380/220 В с системой заземле- ния TN-S или TN-C-S. Ниже приводятся некоторые требования главы 7.1 новых ПУЭ. Согласно п.7.1.36 во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штеп- сельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпро- водными (фазный - L, нулевой рабочий - N и нулевой защитный - РЕ проводники). Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различ- ных групповых линий. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допуска- ется подключать на щитках под общий контактный зажим. Запрещение подключения нулевого рабочего (N) и нулевого защитного (РЕ) проводников под общий контактный зажим группового щитка объясняется следующим. При подключении под один зажим PEN-, PE-, N- проводников возможен случай нарушения контакта между PEN с одной стороны и N-, РЕ- с другой стороны при сохранении контакта между N и РЕ. При этом возникает реальная опасность электропоражения из-за выноса потенциала фазы на за- нуленный корпус электроприемника через защитный контакт штепсельной розетки. Поэтому при подключении нулевых защитных проводников на нулевой шинке груп- 53 пового щитка должно предусматриваться необходимое количество дополнительных клеммных зажимов - по числу групповых линий, содержащих штепсельные розетки. Во всех помещениях необходимо присоединять открытые проводящие части светильников и стационарных электроприемников (электрических плит, кипятильни- ков, бытовых кондиционеров, электрополотенец и т.п.) к нулевому защитному про- воднику (п.7.1.68). Металлические корпуса однофазных переносных электроприборов и настоль- ных средств оргтехники класса I должны присоединяться к защитным проводникам трехпроводной групповой линии (п. 7.1.69). Следует подчеркнуть, что изложенные выше новые требования ПУЭ относятся ко всем помещениям, в том числе и без повышенной опасности поражения электриче- ским током, и требуют зануления всех стационарных и переносных электроприемни- ков любой мощности. В помещениях без повышенной опасности допускается применение подвесных светильников, не оснащенных зажимами для подключения защитных проводников, при условии, что крюк для их подвески изолирован (п. 7.1.70). В соответствии с п. 7.1.45 7-го издания ПУЭ однофазные двух- и трехпровод- ные линии, а также трехфазные четырех-пятипроводные линии при питании одно- фазных нагрузок, должны иметь сечение нулевых рабочих (N) проводников, равное сечению фазных проводников. Трехфазные четырех-пятипроводные линии при питании трехфазных симмет- ричных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих (N) проводников, равное сечению фазных проводников, если фазные проводники имеют сечение до 16 мм 2 по меди и 25 мм по алюминию, а при больших сечениях - не менее 50% сечения фазных проводников. Сечение PEN проводников должно быть не менее сечения N проводников и не менее 10 мм 2 по меди и 16мм 2 по алюминию независимо от сечения фазных проводни- ков. Сечение РЕ проводников должно равняться сечению фазных при сечении по- следних до 16 мм 2 , 16 мм 2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм 2 и 50% се- чения фазных проводников при больших сечениях. - Сечение РЕ проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее 2,5 мм 2 - при наличии механической защиты и 4 мм 2 - при ее отсутствии. Из перечисленных выше изменений и дополнений к ПУЭ следует, что комплекс стандартов ГОСТ Р 50571 «Электроустановки зданий» и «Правила устройства элек- троустановок» предписывают применение в жилых и общественных зданиях электри- ческих сетей с системами заземления типа TN-C-S или TN-S (см. рис.13 и таб.2). В системе TN-C-S функции нулевого рабочего (N) и нулевого защитного (РЕ) проводни- ков объединены в одном проводнике (PEN) в части сети (в наружной питающей ли- нии). Другими словами, наружная питающая линия к отдельно стоящим зданиям должна выполняться однофазной двухпроводной (L, PEN) или трехфазной четырех- проводной (L 1 , L 2 , L 3 , PEN), а внутренняя электропроводка — однофазной трехпро- водной (L, N, РЕ) или трехфазной пятипроводной (L 1 , L 2 , L 3 , N, РЕ). Здесь буквой L обозначены фазные провода. В системе TN-S функции нулевого рабочего (N) и нулевого защитного (РЕ) про- водников разделены по всей сети, то есть PEN-проводник отсутствует. Наружная пи- 54 тающая линия и внутренняя электропроводка выполняются однофазной трехпровод- ной (L, N, РЕ) или трехфазной пятипроводной (L 1 ,L 2 , L 3 , N, PE). Как уже говорилось выше, разновидности системы TN (см. рис.13) различаются между собой уровнем безопасности, который в свою очередь зависит от вероятности обрыва PEN-проводника. При такой неисправности в системах TN-C и TN-C-S имеет место вынос потенциала фазы на все зануленные металлические корпуса электропри- емников, подключенных после точки обрыва по ходу энергии, по цепи: фаза-рабочая обмотка электроприемника - нулевой рабочий проводник - точка соединения нулевых рабочего и защитного проводников - нулевой защитный проводник - корпус. Наи- большей вероятностью обрыва PEN-проводника характеризуется система TN-C, где этот обрыв может произойти как в питающей линии (особенно, если она воздушная), так и во внутренней электропроводке. Следует подчеркнуть, что применение системы TN-C в электроустановках зданий ПУЭ 7-го издания не предусмотрено (п.7.1.13). Сис- тема TN-C-S обеспечивает более высокий уровень безопасности, т.к. обрыв может произойти практически только в питающей линии. Однако переход к системе TN-C-S требует дополнительных затрат: групповые линии выполняются не двух-, а трехпро- водными. Наибольшей степенью безопасности характеризуется система TN-S, где PEN- проводник отсутствует, а значит, рассматриваемая неисправность исключена. Однако это достигается существенным увеличением затрат, т.к. в питающей линии по всей ее длине от подстанции до потребителя необходимо иметь нулевой защитный проводник (РЕ), то есть питающая линия в системе TN-S имеет на один провод боль- ше, чем в системах TN-C и TN-C-S. Упомянутым выше совместным Решением 1993 г. Госстрою России предписано дать указания строительным, проектным организациям о внесении изменений в про- ектную документацию и о разработке новых проектов в соответствии с комплексом стандартов ГОСТ Р 50571 и новыми требованиями ПУЭ; с участием заинтересованных организаций рассмотреть вопрос о реконструкции электрических сетей действующего фонда жилых зданий в целях обеспечения возможности использования электрообору- дования класса защиты I. Главгосэнергонадзору предписано, начиная с 1.01 1995 г., осуществлять прием- ку электроустановок зданий с учетом требований утвержденных государственных стандартов и уточненных требований ПУЭ. |