Розділ «4.5. Основи електробезпеки та захист працівників»

За допомогою блокувань захищають електроустановки напругою понад 250 В, у яких часто виконують роботи на необгороджених струмопровідних частинах. Блокування забезпечує зняття напруги зі струмопровідних частин електроустановок при проникненні до них без зняття напруги. За принципом дії блокування поділяють на механічні, електричні й електромагнітні. Електричні блокування розривають коло контактами, встановленими на дверях огорож, кришках і дверцятах кожухів. Механічні блокування застосовують в електричних апаратах (рубильниках, пускачах, автоматах). В апаратурі автоматики, обчислювальних машинах і радіоустановках ви-користовують блокові схеми: коли блок висувається або віддаляється зі свого місця, штепсельне рознімання розмикається. Таким чином, блок відключається автоматично при відкриванні його струмопровідних частин. Використання блокувань є також доцільним для попередження помилкових дій персоналу при переключеннях у розподільних пристроях і на підстанціях.

Для захисту від дотику до частин, що перебувають під напругою, застосовується подвійна ізоляція — електрична ізоляція, що складається з робочої і додаткової. Робоча ізоляція — ізоляція струмопровідних частин електроустановки. Додаткова ізоляція виконується виготовленням корпусу з ізолюючого матеріалу (електропобутові прилади).

Компенсація ємностей складової струму замикання на землю. Струм замикання на землю, як і струм крізь людину в мережі з ізольованою нейтраллю, залежить не тільки від опору ізоляції, а й від ємності мережі щодо землі. Контроль і профілактика пошкоджень ізоляції дають змогу підтримувати її опір на високому рівні. Ємність фаз щодо землі не залежить від будь-яких дефектів; вона визначається загальною довжиною мережі, висотою підвісу проводів повітряної мережі, товщиною фазної ізоляції живильного кабелю, тобто геометричними параметрами. Тому ємність мережі не може бути знижена. У процесі експлуатації ємність мережі змінюється лише за рахунок відключення і включення окремих ліній, що визначається потребами електропостачання.

Оскільки неможливо зменшити ємність мережі, зниження струму замикання на землю досягається шляхом компенсації його ємнісної складової індуктивністю. При цьому компенсаційна котушка включається між нейтраллю і землею, як показано на рис. 4.16. При замиканні на землю в трипроводовій мережі з ізольованою нейтраллю струм проходить через перехідний опір r' (провідність g') і далі через опір ізоляції двох інших фаз rb та rc (провідності gb і gc) і паралельно крізь ємності Сb і Сс (провідності bb і bс). Цей струм має дві складові - активну Іr й ємнісну Ic (рис. 4.16 б). На векторній діаграмі показано суму струмів до (рис. 4.16 б) і після (рис. 4.16 в) компенсації.

До активної і ємнісної складових струму замикання на землю додаються активний та індуктивний струми компенсаційної котушки (наявність активної складової пояснюється активними втратами в котушці). Ємнісна й індуктивна складові перебувають у протифазі і при настроюванні в резонанс взаємно знищують одна одну. Активні складові складаються, тобто струм замикання на землю Iзк = Іr + Іка і стає значно меншим, ніж до компенсації (тут Іка - активний струм компенсаційної котушки). У разі неповної компенсації ємності може бути деяка ємнісна складова струму замикання на землю (при недокомпенсації); індуктивна - при перекомпенсації. Проте в обох випадках струм замикання на землю знижується.

Компенсаційні котушки іноді називають дугогасними, оскільки, зменшуючи струм замикання на землю, вони сприяють гасінню дуги між струмопровіднйми і заземленими частинами і тим самим ліквідації пошкодження, тобто сприяють замиканню на землю. Цей захист застосовується як доповнення до захисного відключення або заземлення.

Захисне заземлення, занулення і захисне відключення. Однофазові замикання струму, які можуть виникнути в електричних машинах, апаратах, приладах, на ЛБП, небезпечні тим, що на корпусах та опорах з'являються напруги, достатні для ураження людини і виникнення пожежі. Струм замикання створює небезпечні напруги не тільки на самому устаткуванні, а й поблизу нього, розповсюджуючись через основи і фундаменти.

Захист від ураження електричним струмом і загорянь можна здійснити захисним відключенням (відключають пошкоджені ділянки мережі швидкодіючим захистом), або захисним заземленням (знижують напруги дотику і кроку), або зануленням (відключають устаткування і знижують напруги дотику і кроку на період, доки не спрацює апарат, що відключає). Розгляньмо ці найважливіші за* ходи захисту в електроустановках (рис. 4.17).

Захисне заземлення. Головне призначення захисного заземлення - знизити потенціал на корпусі електроустаткування до безпечного значення.

Захисним заземленням називається навмисне електричне з'єднання з землею металевих неструмопровідних частин, що можуть виявитися під напругою. Корпуси електричних машин, трансформаторів, світильників, апаратів та інші металеві неструмопровідні частини можуть виявитися під напругою при замиканні їх струмопровідних частин на корпус. Якщо корпус при цьому не має контакту з землею, дотик до нього є так само небезпечним, як і дотик до фази. Якщо ж корпус заземлено, він виявиться під напругою Uз = ІзRз, а людина, що торкається до цього корпусу, потрапляє під напругу дотику Uдот = Uзα1α2. Струм крізь людину при цьому визначиться з виразу:

Із виразу 4.50 видно: що нижчі rз та α1, то менший струм проходить крізь людину, що стоїть на землі та торкається корпусу обладнання. Таким чином, безпека забезпечується шляхом заземлення корпусу заземлювачем, який має малий опір заземлення Rз і малий коефіцієнт напруги дотику α1 (рис. 4.17). Зі схеми заміщення кола однофазного струму замикання видно, що опори тіла людини і заземлювача є паралельними.

Тому переважна частина струму замикання на землю пройде крізь заземлювач (rз = 4 Ом), і тільки незначна частина - через тіло людини (опір тіла людини навіть у найгірших умовах становить Rh = 1000 Ом).

У цьому полягає сутність застосування захисного заземлення.

Захисне заземлення може бути ефективним у тому разі, коли струм замикання на землю не збільшується зі зменшенням опору заземлення. Це можливо в мережах з ізольованою нейтраллю, де при замиканні на землю або на заземлений корпус струм не залежить від провідності (чи опору) заземлення, а також у мережах напругою понад 1000 В із заземленою нейтраллю. В останньому випадку замикання на землю є коротким замиканням, при цьому спрацьовує максимальний струмовий захист. У мережі з заземленою нейтраллю напругою до 1000 В заземлення неефективне, тому що навіть при глухому замиканні на землю струм залежить від опору заземлення, і зі зменшенням останнього струм зростає.

Зони застосування захисного заземлення:

• з напругою мережі до 1000 В змінного струму - трифазові трипроводові з ізольованою нейтраллю; однофазові двопроводові, ізольовані від землі, а також постійного струму двопроводові з ізольованою середньою точкою обмоток джерела струму;

• з напругою мережі понад 1000 В змінного і постійного струму з будь-яким режимом нейтральної чи середньою точкою обмоток джерел струму.

Захисному заземленню підлягає устаткування:

• у приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних, а також у зовнішніх установках заземлення є обов'язковим при номінальній напрузі електроустановки вище 42 В змінного струму і понад 110 В постійного струму;

• у приміщеннях без підвищеної небезпеки заземлення є обов'язковим при напрузі 380 В і вище змінного струму та 440 В і вище постійного струму;