Электрооборудование установок гидромеханизации - Защитные меры безопасности в электроустановках гидромеханизации

1. 2. ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ

Опасность поражения током

Действие электрического тока на организм.

Фактором, обусловливающим электрическое поражение организма, является значение тока, проходящего через тело человека (или животного). Последствия прохождения тока одного и того значения могут быть неодинаковыми для разных людей и зависят от состояния организма.
Ток в 0,1 А (100 мА) и выше при частоте 50 Гц считается безусловно смертельным. Однако даже ток в 12—15 мА представляет собой серьезную опасность, поскольку вызывает судорожные сокращения мышц, препятствующие самостоятельному освобождению человека от воздействия тока.
Электрическое сопротивление тела человека, которое при данном напряжении определяет собой значение тока, зависит от многих факторов и колеблется в весьма широких пределах от нескольких сотен до десятков тысяч ом. Основная доля сопротивления тела человека приходится на сопротивление кожных покровов, поэтому нарушение целостности кожи и ее увлажненность резко увеличивают опасность поражения электрическим током.
Наибольшую опасность поражения представляет переменный ток частотой 50—60 Гц.

Прохождение тока при электрическом поражении людей происходит в замкнутой цепи, образующейся различными путями.

Рис. 14-1. Прикосновение человека к проводу сети с изолированной нейтралью.
а —общий случай; б —при наличии замыкания на землю одного из проводов.

1. Прикосновение к проводникам, находящимся под напряжением в трехфазных сетях с изолированной нейтралью (рис. 14-1,а), приводит к образованию замкнутой дели через тело человека, пути тока утечки и емкостное сопротивление линии — на неповрежденные провода (см. рис. 13-21). Значение тока, проходящего через тело человека, зависит от его сопротивления, сопротивлений утечки и емкостных сопротивлений и может оказаться смертельным.

Рис. 14-2. Прикосновение человека к проводу в сети с заземленной нейтралью.

1. В тех же условиях, но при наличии в сети замыкания на землю (рис. 14-1,б) человек оказывается под действием линейного напряжения сети. В этих условиях существует безусловная угроза смертельного поражения током.
2. Контакт с токоведущими частями в сети с заземленной нейтралью (рис. 14-2) приводит к воздействию на человека фазного напряжения сети.

Образование замкнутой цепи через тело человека возможно не только при касании им открытых токоведущих частей, но и в случае прикосновения к проводящим нетоковедущим частям устройства, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции.

Защитные меры

Надежная и безаварийная работа электрического оборудования, а также безопасность людей при его обслуживании обеспечивается соблюдением определенных норм при сооружении электроустановок. Эти нормы сведены в общее руководство, обязательное при проектировании и выполнении электротехнических устройств — Правила устройства электроустановок (ПУЭ).
Электробезопасность при работе на действующих электроустановках обеспечивается строгим выполнением правил обращения с ними, изложенными в сборнике «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» Госэнергонадзора
Для защиты людей от поражения электрическим током правилами предусматриваются следующие основные технические защитные меры: 1) заземление и зануление корпусов электроприемников; 2) выравнивание потенциалов; 3) безопасное напряжение; 4) изоляция; 5) защитное отключение.

Заземление и зануление электроустановок

В электротехнических устройствах используются два вида заземлений: рабочее и защитное заземления, техническое исполнение которых аналогично. ¹

¹ Помимо указанных существуют руководства для общих и специальных условий работ: Строительные нормы в правила (СНиП)—специальные разделы; Правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом (Госгортехнадзора) и др.

Рабочими заземлениями называются заземления, необходимые для нормальной эксплуатации электроустановок, например заземление нейтрали трансформаторов, разрядников и др.
Защитные заземления предназначены для образования электрической связи достаточно малого сопротивления между нетоковедущей проводящей частью электроустановки и землей в целях защиты людей от поражения током при нарушении изоляции токоведущих частей.
Защитное заземление, или заземляющее устройство, состоит из заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей.
Заземляющими проводниками называются металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителями.

Рис. 14-3. Прикосновение человека к корпусу токоприемника с поврежденной изоляцией.
В случае, если человек касается корпуса электроприемника (например, электродвигателя) с поврежденной изоляцией, он оказывается под напряжением, называемым напряжением прикосновения (рис. 14-3).
Напряжение прикосновения, в зависимости от его значения, может быть опасным для здоровья и жизни человека.
Напряжение прикосновения при повреждении изоляции зависит от значения падения напряжения между корпусом электроприемника и землей; это значение пропорционально сопротивлению контура тока замыкания на землю, включающему сопротивление заземления электроприемника. Таким образом, уменьшая сопротивление заземляющего устройства электроприемника, можно понизить напряжение прикосновения.
Заземление корпусов токоприемников служит для уменьшения напряжения прикосновения.
Заземлители подразделяются на два вида: естественные и
искусственные заземлители.
В качестве естественных заземлителей, могут быть использованы приложенные под землей металлические трубы (за исключением трубопроводов для горючих жидкостей и газов, а также труб, защищенных от коррозии изолирующими покрытиями), металлические конструкции, имеющие соединение с землей, и др.¹
Так, естественным заземлителем электрического оборудования плавучего землесосного снаряда с металлическим корпусом является сам корпус.

¹ См. Правила устройства электроустановок (ПУЭ).

Искусственные заземлители выполняются в виде электродов, погружаемых в грунт, изготовляемых из металлических труб, угловой стали и т. п., а также из горизонтально проложенных стальных полос, металлического листа и пр.
Вертикальные электроды обычно соединяются между собой при помощи стальной полосы на сварке (рис. 14-4).
Заземляющие проводники выполняются из стали прямоугольного или круглого сечения. Кроме того, в качестве заземляющих проводников могут быть использованы металлические конструкции и стальные трубопроводы любого назначения (исключая трубопроводы для горючих взрывоопасных смесей), а также алюминиевые и медные провода, минимальные сечения которых нормируются ПУЭ.

Рис. 14-4. Устройство искусственного заземлителя.
В гидромеханизации заземляющими проводниками служат металлические конструкции установок: корпус (стальной) землесосного снаряда или плавучей насосной (грунтонасосной) станции, рамы под оборудованием и другие конструкции.
При использовании конструкций, труб и пр. в качестве заземляющих проводников должна обеспечиваться надежность контакта между ними и заземляемым оборудованием.
Допускается только параллельное присоединение корпусов оборудования к заземляющим проводникам, т. е. каждый заземляемый элемент электроустановки должен быть присоединен к заземляющему устройству при помощи отдельного ответвления.
Сопротивление заземления, являющееся важнейшим показателем, характеризующим заземляющее устройство, складывается из сопротивления заземлителей и сопротивления заземляющих проводников.
Значение сопротивления заземления в омах нормируется и согласно ПУЭ не должна превышать следующих значений:
Электроустановки напряжением 6-35 кВ при одновременном использовании заземления для
установок напряжением до 1000 В......125/Iр.в
То же для установок напряжением только выше
1000 В.........250/Iр.з
Для электроустановок напряжением до 1000 В . . .4
То же при мощности генераторов я трансформаторов до 100 кВ-А.......10
Примечание. Iр-расчетный ток замыкания на землю, А.

Сопротивление заземлителей определяется следующими факторами.
1. Удельное сопротивление грунта ρ, Ом-см, определяемое как сопротивление, измеренное между двумя противоположными гранями кубика грунта с ребрами размером 1 см, зависящее от структуры грунта и его влажности.
Удельное сопротивление песка составляет (4-10) -10; суглинка — (0,44-1,5) -104; глины—(0,084-0,7)-104 Ом-см.
Удельное сопротивление воды составляет: речной—(0,14-0,8) -104; морской— (0,0024-0,01) 104 Ом-см.

1. Сопротивление растеканию заземлителя — сопротивление, которое оказывает току среда, окружающая заземлитель.

Явление растекания тока заземления характеризуется тем, что сечение путей тока замыкания на землю не остается постоянным, а по мере удаления от заземлителя быстро увеличивается.
Практикой установлены следующие значения сопротивления растеканию для некоторых электродов, в зависимости от удельного сопротивления среды, окружающей электрод:

1. Количество электродов влияет на общее сопротивление заземлителя. Группа электродов и соединяющая их шина (см. рис. 14-4) могут рассматриваться как параллельно соединенные проводники, однако при этом необходимо учитывать взаимное экранирование электродов— явление, приводящее к тому, что действительное сопротивление нескольких электродов всегда больше сопротивления, рассчитанного для параллельно соединенных проводников. Явление экранирования учитывается особыми коэффициентами, которые называются коэффициентами использования заземлителей.
2. Климатические условия определяют влажность, а также промерзание грунта; они учитываются особыми повышающими коэффициентами к значению удельного сопротивления грунта и зависят от климатической зоны расположения объекта.

Расчет заземлителей выполняется на основании перечисленных факторов с использованием элементарных правил электротехники. Однако любой расчет заземлителей является ориентировочным, а истинное сопротивление должно быть определено специальными измерениями.
Сопротивление заземляющих проводников нормируется Правилами; нормируется также минимально допустимое сечение проводников.
В сетях с изолированной нейтралью сечения заземляющих проводников должны составлять не менее 1/3 сечения фазных, а при проводниках из разных металлов проводимость заземляющих проводников должна быть не ниже 1/3 проводимости фазных.
Минимально допустимое сечение заземляющих проводников также нормируется Правилами1.
В сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью к заземляющим проводникам предъявляется дополнительное требование, обеспечивающее отключение аварийного участка (см. § 13-8). В связи с этим условием заземляющие проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы их сопротивление допускало прохождение тока однофазного короткого замыкания, достаточного для действия зашиты на отключение аварийного участка¹.
Полная проводимость заземляющих проводников при этом во всех случаях должна быть не менее 1/2 проводимости фазного проводника.
Исполнение заземляющих устройств различно для установок с изолированной и глухозаземленной нейтралью.

Рис. 14-5. Схема заземления электроустановки напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью, 1—вторичная обмотка трансформатора; 2 — пробивной предохранитель; 3 —пусковой аппарат в металлическом корпусе; 4 — разделительный трансформатор; 5 — электродвигатель; 6 — осветительная арматура; 7 — заземляющий проводник.
В сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью между нулевой точкой (или фазой) вторичной обмотки трансформатора и землей включен пробивной предохранитель, предназначенный для обеспечения безопасности при нарушении изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений. Металлические корпуса аппаратов и электроприемников отдельными ответвлениями присоединяются к заземляющему устройству (рис. 14-5).
Сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью должны выполняться четырехпроводными, состоящими из фазных проводов и нулевого провода и удовлетворять следующим требованиям.
1) Металлические корпуса аппаратов, двигателей и других электроприемников, подлежащие заземлению, должны иметь надежную электрическую связь с нейтралью источника питания (зануление), выполняемую нулевым проводом или системой заземляющих проводников (рис. 14-6) при условии соблюдения требований, предъявляемых к ним Нормами (см. выше).

¹ См. ПУЭ.

Раздельное выполнение заземления и зануления не допускается.
2) В цепи нулевых проводов не допускается установка разъединяющих аппаратов, в том числе предохранителей.

Рис. 14-6. Схема заземления электроустановки напряжением до 1000 В в сети с заземленной нейтралью.

Заземление сварочных трансформаторов. Заземлению подлежит кожух сварочного трансформатора и зажим его вторичной обмотки, к которому подключается обратный провод (т. е. провод, присоединяемый
к свариваемому изделию).
Переносные заземления являются особой разновидностью заземляющих проводников.
Переносные заземления служат для присоединения к заземляющим устройствам отключенных токоведущих частей в целях обеспечения безопасности при производстве ремонтных работ в электроустановках.
Переносное заземление накладывается непосредственно после производства необходимых отключений и проверки отсутствия напряжения на частях, подлежащих заземлению, при помощи указателей.
Наложение заземления производится в порядке и последовательности, предписываемых ПТЭ и ПТБ и служат для:
а)    предотвращения случайной подачи напряжения на токоведущие части при их обслуживании или ремонте от постороннего источника, в результате обратной трансформации, ошибочных действий персонала или самопроизвольного включения коммутационных аппаратов;
б)    снятия статического заряда с отключенных частей.
Переносное заземление выполняется из неизолированного гибкого медного проводника, имеющего четыре соединенных между собой ответвления: три—для присоединения к фазам установки и одно — к заземляющему устройству.

Особенности заземления установок гидромеханизации

Как указано выше (см. § 12-4), установки гидромеханизации питаются напряжением 6000. В от сетей с изолированной нейтралью.
Плавучие и стационарные землесосные снаряды, насосные и землесосные станции в отношении поражения людей электрическим током принадлежат к категории особо опасных помещений. Данное обстоятельство обусловливает повышенные требования к осуществляемым мерам безопасности, квалификации персонала и дисциплине.
Стационарные установки гидромеханизации любого назначения должны быть оборудованы заземляющими устройствами в соответствии с Правилами (ПУЭ, ПТЭ и ПТБ): выносными контурами заземления и сетью заземляющих проводников. Корпусы двигателей, трансформаторов, аппаратов и других элементов, подлежащих заземлению согласно ПУЭ, должны иметь надежное присоединение к заземляющему устройству. В случаях, когда установки смонтированы на металлическом каркасе, в качестве заземляющих проводников используются конструкции каркаса. При использовании отдельных участков конструкций эти участки должны соединяться между собой сваркой при помощи стальных шин сечением не менее 100 мм2.
Передвижные установки (передвижные землесосные установки при гидромониторных работах, перекачивающие станции и др.) должны иметь заземляющие устройства, так же как нестационарные.
Корпуса передвижных установок, получающих электроэнергию от стационарных источников питания, должны иметь металлическую связь, с заземляющим устройством этих источников питания.
Так, при питании установок от подключительного пункта (см. § 12-4) последний должен иметь общий заземлитель с корпусом установки. Соединение корпуса установки с заземлителем подключительного пункта осуществляется при помощи четвертой (заземляющей) жилы питающего кабеля.
Плавучие землесосные и насосные установки работают в водоемах и обычно представляют собой совокупность механизмов и электрооборудования, смонтированных на металлическом корпусе.
Корпус сам по себе представляет собой надежный естественный заземлитель. Произведенными замерами установлено, что сопротивление растеканию металлического корпуса размером 30XI0 м в речной воде не превышает 1—1,2 Ом.
Однако в целях предотвращения возможности появления опасного потенциала на корпусе по отношению к земле (что весьма существенно для случая, когда плавучие установки пришвартованы к берегу) плавучий корпус также должен быть присоединен к заземлителям береговых устройств питания (см. рис. 12-12). Практически такая связь выполняется с помощью четвертой жилы питающего кабеля, присоединяемой с одной стороны к корпусу установки, а с другой — к заземлители; подключительного пункта.
В качестве внутренних заземляющих проводников используются металлические конструкции установок.
Выравнивание потенциалов
Как указано выше, при растекании тока в земле по мере удаления от электрода плотность тока резко снижается, а следовательно, понижается электрический потенциал участка земли по отношению к заземлители). Таким образом, ступни человека в зоне растекания могут касаться участков разного потенциала; образующееся при этом напряжение между ступнями человека называется напряжением шага.
Напряжение шага имеет наибольшее значение в непосредственной близости к электроду в радиальном по отношению к нему направлении.
Напряжение прикосновения также зависит от распределения потенциала в зоне растекания тока.
В целях понижения напряжения шага и напряжения прикосновения заземлители выполняются многорядными либо в виде сеток, образованных стальными полосами на сварке.
В случаях, когда электрическое оборудование установлено на общем заземленном металлическом основании, например в корпусе землесосного снаряда, существуют особо благоприятные условия естественного выравнивания потенциалов.

Безопасное напряжение

Безопасным напряжением считается напряжение 36 и 12 В.
На передвижных установках, а также на установках, смонтированных на металлических конструкциях, напряжение 36 В применяется для стационарных светильников в условиях, когда они доступны для случайного прикосновения людей.
Напряжение переносных светильников должно быть не выше 12 В.
Вторичная обмотка 36 или 12 В понижающих трансформаторов должна быть заземлена, что необходимо в целях безопасности при повреждении изоляции и переходе напряжения сети на обмотки 36 или 12 В.
Следует иметь в виду, что при особо неблагоприятных обстоятельствах напряжение 36 и даже 12 В может представлять собой угрозу поражения электрическим током. Зарегистрированы случаи смертельного поражения током при напряжении 12 В (при работе в сырой обуви, в воде и т. д.).
Обращение с токоприемниками напряжением 36 и 12 В, следовательно, также требует осторожности.
Напряжение холостого хода сварочных трансформаторов составляет 65—75 В и в особо опасных условиях представляет собой безусловную угрозу для жизни и здоровья человека. Такие условия имеют место при электросварочных работах внутри металлических корпусов землесосных снарядов и других установок, на понтонах и т. д.
Правила ТЭ и ТБ требуют, чтобы все электросварочные установки, предназначенные для работы в особо опасных условиях, были оснащены устройствами автоматического отключения напряжения холостого хода или ограничения его до напряжения 12 В с выдержкой времени не более 0,5 с.

Изоляция

Изоляция служит для разделения токоведущих и конструктивных нетоковедущих частей электроустановок между собой, а также для предотвращения возможности образования замкнутого пути тока через тело человека при его действиях на электроустановке.
По характеру использования различают две разновидности изоляции. К первой разновидности относится изоляция, являющаяся конструктивной частью электроустановки; фарфоровые и другие изоляторы, изоляция токопроводов, компаундные заполнителя и покрытия, пластмассовые конструкции и т. п.
Вторая разновидность охватывает так называемые защитные средства. Защитными средствами называются приборы, аппараты и переносные приспособления, служащие для защиты персонала, работающего на электроустановках, от поражения электрическим током.
Эффективной защитной мерой от поражения током является двойная изоляция. Принцип двойной изоляции используется как в конструкциях электроустановок, так и в применении защитных средств. В связи с этим различают основные и дополнительные защитные средства. Реализация принципа двойной изоляции при использовании защитных средств сводится к одновременному применению основных и дополнительных средств защиты от поражения током.
Основными называются защитные средства, изоляция которых надежно выдерживает полное рабочее напряжение электроустановок и при помощи которых допустимо касание токоведущих частей, находящихся под напряжением.
Дополнительными называются защитные средства, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить безопасность от поражения током. Они являются дополнительной к основным мерой защиты, а также служат для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага.

Основные и дополнительные защитные средства в электроустановках до 1000 В и выше 1000 В:

Установки напряжением до 1000 В
Основные защитные средства: а)  диэлектрические перчатки б)     инструменты с изолированными ручками в)  указатели напряжения	Дополнительные защитные средства: а)  диэлектрические галоши б)     диэлектрические резиновые коврики в)  изолирующие подставки
Установки напряжением выше 1000 В
Основные защитные средства: а)  оперативные и измерительные штанги б)     изолирующие и токоизмерительные клещи в)  указатели напряжения	Дополнительные защитные средства: а)  диэлектрические перчатки и боты б)     диэлектрические резиновые коврики в)  изолирующие подставки

Защитные средства подлежат периодической проверке и испытанию согласно ПТЭ и ПТБ.
Защитное отключение
Защитным отключением называется действие устройств защиты, обеспечивающее отключение аварийного участка сети при замыканий на корпус или на землю. Системы защитного отключения рассмотрены в §13-8.
Применение защитного отключения в сетях с изолированной нейтралью на землесосно-гидромониторных установках, плавучих землесосных снарядах, плавучих перекачивающих землесосных и насосных станциях является обязательным.
Защитное отключение в сетях с заземленной нейтралью обязательно для любых установок.