жидецкий. Основи охорони праці
 Скачать 12.74 Mb.
|
|
3.4.7. НЕБЕЗПЕКА ЗАМИКАННЯ НА ЗЕМЛЮ В ЕЛЕКТРОУСТАНОВКАХ Замиканням на землю називається випадкове електричне з'єднання частин електроустановки, які знаходяться під напругою, із землею. Таке замикання може відбутись при пошкодженні ізоляції та переході фазної напруги мережі на заземлені корпуси електроустановок, при падінні на землю проводу під напругою та в інших випадках. Струм від заземлених корпусів, що опинились під напругою переходить у землю через електрод, який здійснює контакт з ґрунтом. Спеціальний металевий електрод, який для цього використовують прийнято називати заземлювачем. Струм, розтікаючись у ґрунті створює на його поверхні потенціали. Оскільки заземлювач може мати різні розміри та форму, то закон розподілу потенціалів визначається складною залежністю. Окрім того, електричні властивості ґрунту неоднорідні, особливо ґрунту з різними прошарками. Для того, щоб спростити картину розтікання електричного паля приймаємо, що струм стікає в землю через одинарний заземлювач напівсферичної форми, який знаходиться в однорідному ізотропному ґрунті з питомим опором  , котрий значно перевищує питомий опір матеріалу заземлювача (рис. 3.16). Густина струму  в точці А на поверхні ґрунту, що знаходиться на відстані  від заземлювача визначається як відношення струму замикання на землю  до площі поверхні півкулі радіусом : (3.14)Для визначення потенціалу точки А виділимо елементарний шар товщиною  . Падіння напруги в цьому шарі становить  . Потенціал точки А дорівнює сумарному падінню напруги від точки А до землі, тобто нескінченно віддаленої точки з нульовим потенціалом: (3.15)Напруженість електричного поля в точці А визначається із закону Ома, який виразимо наступною формулою:  (3.16)Підставивши це значення, одержимо:  (3.17)З формули (3.17) видно, що потенціали точок ґрунту в зоні розтікання змінюються за гіперболічним законом (рис. 3.16). Зоною розтікання струму називається зона землі, за межами якої електричні потенціали, обумовлені струмом замикання на землю можна умовно прийняти за нуль. Як правило, така зона обмежується об'ємом півсфери радіусом приблизно 20 м.   Рис. 3.16. Розтікання струму в ґрунті через напівсферичний заземлювач Рис. 3.17. Напруга доторкання до заземлених струмопровідних частин, що опинилися під напругою Людина, що стоїть на землі чи на струмопровідній підлозі в зоні розтікання струму і доторкається при цьому до заземлених струмопровідних частин, опиняється під напругою доторкання. Якщо ж людина стоїть чи проходить через зону розтікання то вона може опинитися під напругою кроку, коли її ноги знаходяться в точках з різними потенціалами. В обох випадках можливе ураження людини електричним струмом. Розглянемо детальніше ці випадки. Напруга доторкання. Для людини, що стоїть на землі і доторкається до заземленого корпуса, що опинився під напругою, визначити напругу доторкання  можна як різницю потенціалів між руками  та ногами   (3.18)Оскільки людина доторкається до заземленого корпуса, то потенціал руки і є потенціалом цього корпуса або напругою замикання:  (3.19)Ноги людини знаходяться в точці А і потенціал ніг дорівнює:  (3.20)На рис. 3.17 показано три корпуси споживачів (електродвигунів), які приєднані до заземлювача  . Потенціали на поверхні ґрунту при замиканні на корпус будь-якого споживача фазної напруги розподіляються за кривою I. Потенціали усіх корпусів однакові, оскільки вони електричне з'єднані між собою заземлювальним провідником, падінням напруги в якому можна знехтувати. Для того, щоб визначити напругу доторкання необхідно від напруги замикання Uз відняти потенціал тої точки ґрунту, на якій стоїть людина. Якщо людина стоїть над заземлювачем то напруга доторкання дорівнює нулю, оскільки, потенціали рук та ніг однакові і дорівнюють потенціалу корпусів (напрузі замикання). При віддалені від заземлювача напруга доторкання зростає і у людини, що доторкнулася до останнього (третього) корпуса вона стає рівною напрузі замикання, оскільки в цій точці ґрунту потенціал ніг людини дорівнює нулю. Таким чином, напруга доторкання в межах зони розтікання струму є часткою напруги замикання і зменшується в міру наближення до заземлювача. В загальному випадку для заземлювачів будь-якої конфігурації (3.21)де  — коефіцієнт напруги доторкання, який залежить від форми заземлювача і відстані від нього (приймається за таблицею).Напруга кроку. Людина, яка опиняється в зоні розтікання струму, знаходиться під напругою, якщо її ноги стоять на точках ґрунту з різними потенціалами. Напругою кроку (кроковою напругою) називається напруга між двома точками електричного кола, що знаходяться одна від одної на відстані кроку (0,8 м) і на яких одночасно стоїть людина. На рис. 3.18 наведено розподіл потенціалів навколо одиночного заземлювача. Напруга кроку  визначається як різниця потенціалів між точками 1 та 2, на яких стоять ноги людини: (3.22)Оскільки точка 1 знаходиться на відстані  від заземлювача, то її потенціал при напівсферичному заземлювачі дорівнює (3.23)Точка 2 знаходиться на відстані  де а — відстань кроку людини. В такому випадку її потенціал становить (3.24)Тоді  (3.25)Із формули (3.25) та рис. 3.18 видно, що напруга кроку знижується в міру віддалення від точки замикання на землю та при меншій довжині кроку людини. Хоча при напрузі кроку струм проходить через тіло людини по шляху «нога - нога», який є менш небезпечним за інші, однак відомо немало випадків ураження струмом, які спричинені саме кроковою напругою. Важкість ураження зростає із-за судомних скорочень м'язів ніг, що призводять до падіння людини, при цьому струм проходить по шляху «рука—ноги» через життєво важливі органи. Крім того, зріст людини більший за довжину кроку, що обумовлює більшу різницю потенціалів.  Рис. 3.18. Напруга кроку У випадку обриву проводу лінії електропередач (рис. 3.19, а) забороняється наближатись до місця замикання проводу на землю в радіусі 8 м. Виходити із зони розтікання струму необхідно мілкими кроками, що не перевищують довжини ступні (рис. 3.19, б). Якщо необхідно наблизитись до місця замикання проводу на землю (наприклад для надання допомоги), то для запобігання ураження кроковою напругою необхідно вдягнути діелектричні калоші чи боти.   а б Рис. 3.19. Вихід із зони замикання обірваного проводу на землю: а — правильний напрямок виходу; б — сліди від взуття 3.4.8. СИСТЕМИ ЗАСОБІВ І ЗАХОДІВ БЕЗПЕЧНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК Безпечна експлуатація електроустановок забезпечується: конструкцією електроустановок; технічними способами та засобами захисту; організаційними та технічними заходами (рис. 3.20). Засоби та заходи безпечної експлуатації електроустановок    Організаційні та технічні заходи Технічні способи та засоби захисту (ТСЗЗ) Конструкція електроустановок  ТСЗЗ при переході напруги на нормально не струмопровідні частини електроустановок ТСЗЗ при нормальних режимах роботи електроустановок Електрозахисні засоби та запобіжні пристосування    Ізоляція струмопровідних частин Захисне заземлення Ізолювальні електрозахисні засоби Огороджувальні електрозахисні засоби Захисне занулення Забезпечення недосяжності неізольованих струмопровідних частин Запобіжні електрозахисні засоби та пристосування Захисне вимикання Попереджувальна сигналізація Мала напруга Електричний поділ мереж Вирівнювання потенціалів Рис. 3.20. Класифікація засобів та заходів безпечної експлуатації електроустановок Конструкція електроустановок Конструкція електроустановок повинна відповідати умовам їх експлуатації та забезпечувати захист персоналу від можливого доторкання до рухомих та струмопровідних частин, а устаткування — від потрапляння всередину сторонніх предметів та води. За способом захисту людини від ураження електричним струмом встановлено п'ять класів електротехнічних виробів: 0, 01,1, II, III. До класу 0 належать вироби, які мають робочу ізоляцію і у яких відсутні елементи для заземлення. До класу 01 належать вироби, які мають робочу ізоляцію, елемент для заземлення та провід без заземлювальної жили для приєднання до джерела живлення. До класу І належать вироби, які мають робочу ізоляцію та елемент для заземлення. У випадку, коли виріб класу І має провід до джерела живлення, то цей провід повинен мати заземлювальну жилу та вилку із заземлювальним контактом. До класу II належать вироби, які мають подвійну чи посилену ізоляцію і не мають елементів для заземлення. До класу III належать вироби, які не мають внутрішніх та зовнішніх електричних кіл з напругою вищою ніж 42 В. Технічні способи та засоби захисту Технічні способи та засоби захисту (ТСЗЗ) підрозділяють на (рис. 3.20): - ТСЗЗ при нормальних режимах електроустановок (ізоляція струмопровідних частин, забезпечення недосяжності неізольованих струмопровідних частин, попереджувальна сигналізація, мала напруга, електричний поділ мереж, вирівнювання потенціалів); - ТСЗЗ при переході напруги на нормально неструмопровідні частини електроустановок (захисні заземлення, занулення, вимикання); - Електрозахисні засоби та запобіжні пристосування. Технічні способи та засоби захисту при нормальних режимах роботи електроустановок Ізоляція струмопровідних частин забезпечується шляхом покриття їх шаром діелектрика для захисту людини від випадкового доторкання до частин електроустановок, через які проходить струм. Розрізняють робочу, додаткову, подвійну та посилену ізоляцію. Робочоюназивається ізоляція струмопровідних частин електроустановки, яка забезпечує її нормальну роботу та захист від ураження струмом. Додатковоюназивається ізоляція, яка застосовується додатково до робочої і у випадку її пошкодження забезпечує захист людини від ураження струмом. Подвійною називається ізоляція, яка складається з робочої та додаткової. Наприклад, додаткова ізоляція досягається шляхом виготовлення корпусів та рукояток електроустаткування із діелектричних матеріалів (пластмасові корпуси ручних електрифікованих інструментів, побутових електропристроїв тощо). Посиленоюназивається покращена робоча ізоляція. Механічні пошкодження, волога, перегрівання, хімічні впливи зменшують захисні властивості ізоляції. Навіть у нормальних умовах ізоляція поступово втрачає свої початкові властивості, «старіє». Тому необхідно систематично проводити профілактичні огляди та випробовування ізоляції. У приміщеннях з підвищеною небезпекою та в особливо небезпечних, відповідно не рідше одного разу в два роки та в півріччя, перевіряють шляхом вимірювання відповідність опору ізоляції до норм. Для електромереж напругою до 1000 В опір ізоляції струмопровідних частин повинен бути не меншим ніж 0,5 МОм. Забезпечення недосяжності неізольованих струмопровідних частин передбачає застосування захисних огорож, блокувальних пристроїв та розташування неізольованих струмопровідних частин на недосяжній висоті чи в недосяжному місці. Захисні огорожі можуть бути суцільними та сітчастими. Суцільні огорожі (корпуси, кожухи, кришки і т. п.) застосовуються в електроустановках з напругою до 1000 В, а сітчасті — до і вище 1000 В. Захисні дверцята чи двері повинні закриватись на замок або обладнуватись блокувальними пристроями. Блокувальні пристрої за принципом дії поділяються на механічні, електричні та електронні. Вони забезпечують зняття напруги із струмопровідних частин при відкриванні огорожі та спробі проникнути в небезпечну зону. Розташування неізольованих струмопровідних частин на недосяжній висоті чи у недосяжному місці забезпечує безпеку без захисних огорож та блокувальних пристроїв. Вибираючи необхідну висоту підвісу проводів під напругою враховують можливість випадкового доторкання до них довгих струмопровідних елементів, інструменту чи транспорту. Так висота підвісу проводів повітряних ліній електропередач відносно землі при лінійній напрузі до 1000 В повинна бути не меншою ніж 6 м. Попереджувальна сигналізація є пасивним засобом захисту, який не усуває небезпеки ураження, а лише інформує про її наявність. Така сигналізація може бути світловою (лампочки, світлодіоди і т. п.) та звуковою (зумери, дзвінки, сирени). На виробництві широко використовують світлову сигналізацію для попередження про наявність напруги на тих чи інших частинах електроустаткування. Наприклад, при подачі напруги на електроустаткування на пульті керування загоряється сигнальна лампочка «Мережа». Мала напруга застосовується для зменшення небезпеки ураження електричним струмом. До малих напруг належать номінальні напруги, що не перевищують 42 В. При таких напругах струм, що може пройти через тіло людини є дуже малим і вважається відносно безпечним. Однак, гарантувати абсолютної безпеки неможливо, тому поряд з малою напругою використовують й інші способи та засоби захисту. Малі напруги застосовують у приміщеннях з підвищеною небезпекою (напруга до 36 В включно) та в особливо небезпечних приміщеннях (напруга до 12 В включно) для живлення ручних електрифікованих інструментів, переносних світильників, для місцевого освітлення на виробничому устаткуванні. Джерелами такої напруги можуть слугувати батареї гальванічних елементів, акумулятори, трансформатори і т. п. На рис. 3.21 наведено схему трансформатора малої напруги, що містить металевий корпус 1, магнітопровід 2, екран 3, обмотки малої 4 та високої 5 напруги. Отже, застосування малих напруг суттєво зменшує небезпеку ураження електричним струмом, однак при цьому зростає значення робочого струму, а відтак і площа поперечного перерізу, що в свою чергу збільшує витрати кольорових металів (міді, алюмінію). Крім того, при малих напругах істотно зростають втрати електроенергії в мережі, що обмежує її протяжність. У силу вищеназваних обставин малі напруги мають обмежене використання.   Рис. 3.21. Схема Рис. 3.22. Вирівнювання потенціалів трансформатора при контурному заземленні малої напруги |