Электробезопасность Молниезащита зданий и сооружения. Виды воздействия тока молнии. Устройство молниезащиты

---

Электробезопасность

Молниезащита зданий и сооружения. Виды воздействия тока молнии. Устройство молниезащиты.

Различают следующие виды воздействия тока молнии электромагнитные, тепловые и механические воздействия.

С грозовым разрядом связано возникновение мощного электромагнитного поля, которое индуктирует напряжение на проводах и проводящих конструкциях зданий и сооружений вблизи места удара. Индуктированные напряжения на линиях электропередачи могут достигать сотен киловольт и вызывать перекрытие изоляции.

Протекание тока молнии связано с выделением тепла в проводнике. Ток молнии, может вызвать нагревание проводника до температуры каления, плавления или испарения.

Механические воздействия тока молнии проявляются в расщеплениях деревьев, разрушении небольших каменных строений, кирпичных труб, не защищенных молниеотводами, и пр.

Устройства молниезащиты (молниеотводы) состоят из молниеприемников, непосредственно воспринимающих на себя удар молнии, токоотводов и заземлителей. Молниеприемники применяют следующих видов:

стержневые — из вертикально установленного стержня из стали круглой, полосовой, угловой, трубчатой сечением не менее 100 мм², длиной не менее 200 мм, укрепленного на опоре или непосредственно на самом защищаемом здания или сооружении;

тросовые — из стального многопроволочного оцинкованного троса не менее 35 мм², укрепленного на опорах над защищаемыми зданиями или сооружениями;

молниеприёмная сетка — из стальной проволоки диаметром 6 мм, уложенная на неметаллическую кровлю здания непосредственно или под несгораемый утеплитель. В зависимости от категории здания по устройству молниезащиты сетки применяют с ячейками размерами 6Х6; 3Х12; 12Х12;6Х24м.

Молниеприемником могут служить также металлическая кровля и другие металлические части, возвышающиеся над зданием (сооружением). Конструкции токоотводом и заземлителей в устройствах молниезащиты подобны конструкциям заземляющих проводников и заземлителей в устройствах защитного заземления электроустановок, поэтому требования к их устройству и прокладке, а также методы производства монтажных работ аналогичны описанным выше.

Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ.

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работы в электроустановках, являются:

· оформление работы нарядом-допуском (далее нарядом), распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

· допуск к работе;

· надзор во время работы;

· оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончание работы.

Ответственными за безопасность работ являются: лицо, выдающее наряд, отдающее распоряжение; допускающий — ответственное лицо из оперативного персонала; ответственный руководитель работ; производитель работ; наблюдающий; члены бригады.

Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ.

Для подготовки рабочего места при работах со снятием напряжения должны быть выполнены в указанном порядке следующие технические мероприятия:

· произведены необходимые отключения и приняты меры, препятствующие подаче напряжения на место работы вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационной аппаратуры;

· на приводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационной аппаратурой вывешены запрещающие плакаты;

· проверено отсутствие напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены для защиты людей от поражения электрическим током;

· наложено заземление (включены заземляющие ножи, а там, где они отсутствуют, установлены переносные заземления);

· вывешены предупреждающие и предписывающие плакаты, ограждены при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части.

Воздействие электрического тока на организм человека.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное воздействие, являющееся совокупностью термического (нагрев тканей и биологических сред), электролитического (разложения крови и плазмы) и биологического (раздражение и возбуждение нервных волокон и других органов тканей организма) воздействий.

Любое из этих воздействий может привести к электрической травме, т. е. к повреждению организма, вызванному воздействием электрического тока или электрической дуги. Различают местные электротравмы и электрические удары.

К местным электротравмам относят: электрический ожог (результат теплового воздействия электрического тока в месте контакта); электрический знак (специфическое поражение кожи, вызванное, главным образом, действием тока); металлизацию кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла; электроофтальмию (воспаление наружных оболочек глаз из-за воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги); механические повреждения (разрывы кожи, вывихи, переломы костей), вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока.

Электрический удар является очень серьезным поражением организма человека, вызванным возбуждением живых тканей тела электрическим током и сопровождающимся судорожным сокращением мышц. В зависимости от возникающих последствий электрические удары делят на четыре степени: I — судорожное сокращение мышц без потери сознания; II — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца; III — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого); IV — состояние клинической смерти.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от целого ряда факторов: значения силы тока, электрического сопротивления тела человека и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека и условий окружающей среды.

Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от целого ряда факторов: значения силы тока, электрического сопротивления тела человека и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека и условий окружающей среды.

Основным фактором, обусловливающим ту или иную степень поражения человека, является сила тока. Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия: пороговый ощутимый ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения); пороговый не отпускающий ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) и пороговый фибрилляционный ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца).

При протекании тока по пути «рука — рука» или «рука – ноги» пороговые значения силы тока приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Примерные пороговые значения силы тока.

На исход поражения сильно влияет сопротивление тела человека, которое изменяется в очень больших пределах. Наибольшим сопротивлением обладает верхний слой кожи толщиной около 0,2 мм, состоящий из мертвых ороговевших клеток. Общее электрическое сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже, измеренное при напряжении до 15… 20 В, находится примерно в пределах 3…1000 кОм и больше; сопротивление внутренних тканей тела — З00… 500 Ом. При различных расчетах, связанных с обеспечением электробезопасности и расследованием электротравм, сопротивление тела человека принимают равным 1 кОм.

Длительность протекания тока через тело человека очень сильно влияет на исход поражения в связи с тем, что с течением времени резко падает сопротивление кожи человека, более вероятным становится поражение сердца и накапливаются другие отрицательные последствия.

Существенное значение имеет и путь тока через тело человека. Наибольшая опасность возникает при непосредственном прохождении тока через жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг).

Степень поражения зависит также от рода и частоты тока. Наиболее опасным является переменный ток частотой от 20 до 1000 Гц. Переменный ток опаснее постоянного, но это характерно только для напряжений до 250…300 В, при больших напряжениях опаснее становится постоянный ток.

Индивидуальные свойства человека и состояние окружающей среды оказывают заметное влияние на тяжесть поражения. Некоторые заболевания человека (болезни кожи, сердечно-сосудистой системы, легких, нервные болезни и др.) делают его более восприимчивым к электрическому току. Поэтому к обслуживанию электроустановок допускаются лица, прошедшие специальный медицинский осмотр.

Классификация помещений по степени поражения электрическим током.

В зависимости от условий, повышающих или понижающих опасность поражения человека электрическим током, ПУЭ делят все помещения на:

· помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%); высокой температуры (температура воздуха длительно превышает 35 °С); токопроводящей пыли (угольной, металлической и т. п.); токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т. п.), возможности одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлическим элементам технологического оборудования или металлоконструкциям здания и металлическим корпусам электрооборудования;

· особо опасные помещения, характеризующиеся наличием высокой относительной влажности воздуха (близкой к 100%) или химически активной среды, разрушающе действующей на изоляцию электрооборудования, или одновременным наличием двух или более условий, соответствующих помещениям с повышенной опасностью;

· помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют все указанные выше условия. Опасность поражения электрическим током существует всюду, где используются электроустановки, поэтому помещения без повышенной опасности нельзя назвать безопасными.

Виды защит от случайных прикосновений к токоведущим частям электроустановки.

Основными техническими мерами защиты от поражения электрическим током, используемыми отдельно или в сочетании друг с другом, являются: защитное заземление; зануление; выравнивание потенциалов; малое напряжение; электрическое разделение сетей; защитное отключение; изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная); компенсация токов замыкания на землю; оградительные устройства; предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности; изолирующие защитные и предохранительные приспособления.

Назначение защитных ограждений и защитных расстояний при эксплуатации электроустановок

Чтобы исключить возможность прикосновения или опасного приближения к изолированным токоведущим частям, должна быть обеспечена недоступность с помощью ограждения, блокировок или расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

Ограждения применяют как сплошные, так и сетчатые с сеткой 25х25 мм. Сплошные ограждения в виде кожухов и крышек применяют в электроустановках напряжением до 1000 В. Применение съемных крышек, закрепляющихся болтами, не обеспечивает надежной защиты, так как зачастую крышки снимаются, теряются или используются для других целей, вследствие чего токоведущие части остаются долгое время открытыми. Более надежны крышки, укрепленные на шарнирах, запирающиеся на замок или запор, который открывается специальным ключом или инструментом.

Сетчатые ограждения применяются в установках напряжением до 1000 В и выше. Сетчатые ограждения имеют двери, запирающиеся на замок.

Блокировки применяются в электроустановках, в которых часто производятся работы на ограждаемых токоведущих частях (испытательные стенды, установки для испытания изоляции повышенным напряжением и т. п.). Блокировки также применяются в электрических аппаратах — рубильниках, пускателях, автоматических выключателях и др., работающих в условиях, в которых предъявляются повышенные требования безопасности (судовые, подземные и другие электроустановки).

Блокировки по принципу действия разделяют на электрические и механические.

Электрические блокировки, осуществляют разрыв цепи специальными контактами, которые устанавливаются на дверях ограждений, крышках, и дверцах кожухов.

Механические блокировки применяются в электрических аппаратах — рубильниках, пускателях, автоматических выключателях и т. п.

Расположение токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте позволяет обеспечить безопасность без ограждений, при этом следует учитывать возможность случайного прикосновения к токоведущим частям длинными предметами, которые человек может держать в руках. Если к токоведущим частям, расположенным на высоте, возможно прикосновение с мест, редко посещаемых людьми (крыш, площадок и т. п.), в этих местах должны быть установлены ограждения или приняты другие меры безопасности.

Назначение и принцип действия защитного заземления.

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок — корпусов и оболочек, конструкций, ограждений и др., которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, замыкания на корпус и по др. причинам.

В качестве естественных заземлителей нельзя использовать трубопроводы с горючими жидкостями, горючими или взрывоопасными газами, а так же алюминиевые оболочки кабелей.

Назначение защитного заземления –– устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением.

Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус, и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (за счет уменьшения сопротивления заземления), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Эффективность работы заземляющего устройства зависит от его сопротивления растеканию тока в землю. В практике чаще используется групповой заземлитель, так как имеет меньшее значение сопротивления растеканию тока в землю. Заземлитель должен быть заменен, если произошло разрушение более 50% его сечения.

Расчет защитного заземления обычно выполняют методом коэффициента использования.

Защитное заземление следует выполнять в электроустановках напряжением до 1 кВ, присоединенных к сетям с изолированной нейтралью источника питания (генератор, вторичная обмотка понижающего трансформатора) и в электроустановках напряжением выше 1 кВ независимо от режима нейтрали.

В сетях напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью заземляющее устройство должно иметь сопротивление не более 10 Ом.

В сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при междуфазных напряжениях 660, 380 и 220 В.

Назначение и принцип действия защитного зануления.

Занулением называется электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок с заземленной нейтралью вторичной обмотки трехфазного понижающего трансформатора или генератора, с заземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной средней точкой в сетях постоянного тока.

Защитное действие зануления заключается в автоматическом отключении участка цепи с поврежденной изоляцией и одновременно — в снижении потенциала корпуса на время от момента замыкания до момента отключения.

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части (корпуса, конструкции, кожухи и т. п.) с заземленной нейтралью источника питания (трансформатора, генератора). Проводимость нулевых защитных проводников в электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью должна быть не менее 50% проводимости фазного провода.

Защитное зануление является обязательным в ЭУ до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Назначение и принцип действия устройства защитного отключения (УЗО).

Защитное отключение рекомендуется применять в установках любого напряжения и с любым видом нейтрали, в качестве основной или дополнительной меры защиты, если безопасность не может быть обеспечена путем устройства заземления или зануления или если устройство заземления или зануления вызывает трудности по условиям выполнения или по экономическим соображениям.

Защитным отключением называется быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током (снижении уровня изоляции).

Устройство защитного отключения (УЗО) состоит из двух главных элементов — прибора защитного отключения, реагирующего на один из параметров сети, и исполнительного органа — автоматического выключателя.

УЗО могут применяться в электрических сетях любого напряжения независимо от режима нейтрали.

В зависимости от входного сигнала, воздействующего на прибор, УЗО подразделяют на устройства, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли; ток замыкания на землю; напряжение нулевой последовательности; напряжение фазы относительно земли; ток нулевой последовательности.

Изоляция токоведущих частей, как способ защиты. Контроль изоляции.

Контроль изоляции — измерение ее активного или омического сопротивления с целью обнаружения дефектов и предупреждения замыканий на землю и коротких замыканий.

Состояние изоляции в значительной мере определяет степень безопасности эксплуатации электроустановок. Сопротивление изоляции в сетях с изолированной нейтралью определяет ток замыкания на землю, а значит и ток через человека.

Чтобы предотвратить замыкания на землю и другие повреждения изоляции, при которых возникает опасность поражения людей электрическим током, а также выход из строя оборудование, необходимо проводить испытания повышенным напряжением и контроль изоляции.

Приемо-сдаточные испытания проводятся при вводе в эксплуатацию вновь смонтированных и вышедших из ремонта электроустановок.

Периодический контроль изоляции — измерение ее сопротивления при приемке электроустановки после монтажа, периодически в сроки, устанавливаемые Правилами, или в случае обнаружения дефектов.

Постоянный контроль изоляции — измерение сопротивления изоляции под рабочим напряжением в течение всего времени работы электроустановки без автоматического отключения.

Применение малых напряжений.

Эффективным средством защиты от поражения электрическим током является применение малых напряжений (12 — 42 В). Это особенно важно для переносных электроприемников и для местного освещения в помещениях особо опасных, а также в наружных электроустановках (котлованы и колодцы на строительстве и др.).

Источниками малого напряжения могут быть аккумуляторные батареи, выпрямительные устройства (ВУ) при необходимости постоянного тока, однофазные трансформаторы небольшой мощности (до 1 кВ·А), переносные или стационарные. При использовании выпрямительного устройства или однофазного трансформатора для подключения к сети напряжением 220 — 660 В необходимо, чтобы первичная питающая сеть более высокого напряжения была отделена надежной изоляцией от вторичной цепи малого напряжения и от кожуха трансформатора. Поэтому автотрансформатор для этой цели применять нельзя. Кроме того, один вывод вторичной обмотки трансформатора и его сердечник и корпус должны быть надежно заземлены (занулены). Резисторы, дроссели и т.п. недопустимо использовать с целью понижения напряжения у электроприемника.

Электрическое разделение сети.

Под электрическим разделением сети понимается разделение сети на отдельные, не связанные между собой участки. Для этого применяют разделительные трансформаторы, которые изолируют электроприемники от общей сети и, следовательно, предотвращают воздействие на них возникающих в сети токов утечки, емкостных проводимостей, замыканий на землю, последствий повреждений изоляции, т.е. исключают обстоятельства, которые повышают вероятность электропоражения.

Защитное разделение сетей обычно используют в электроустановках до 1000 В, эксплуатация которых связана с особой и повышенной опасностью (передвижные электроустановки, ручной электрифицированный инструмент и др.).

Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю.

Ток замыкания на землю, а значит, и ток через человека в сети с изолированной нейтралью зависят не только от сопротивления изоляции, но и от емкости сети относительно земли.

При больших емкостях ( мкФ) увеличение сопротивления изоляции (выше 50 кОм) не дает эффекта: не повышает полного сопротивления фазы относительно земли и не снижает ни тока замыкания на землю, ни тока через человека. Если даже сопротивление изоляции всей сети очень велико (несколько десятков мегаом и выше) и его можно принять равным бесконечности, ток замыкания на землю определяется емкостью между фазами и землей.

Контроль и профилактика повреждений изоляции позволяют поддерживать ее сопротивление на высоком уровне. Емкость фаз относительно земли не зависит от каких-либо дефектов; она определяется общей протяженностью сети, высотой подвеса проводов воздушной сети, толщиной фазной изоляции жил кабеля, т. е. геометрическими параметрами. Поэтому емкость сети не может быть снижена. В процессе эксплуатации емкость сети изменяется лишь за счет отключения и включения отдельных линий, что определяется требованиями электроснабжения.

Поскольку невозможно уменьшить емкость сети, снижение тока замыкания на землю достигается путем компенсации его емкостной составляющей индуктивностью.

В трехфазной сети компенсирующая катушка включается между нейтралью и землей.

Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю применяется обычно в сетях напряжением выше 1000 В для гашения перемежающейся электрической дуги при замыкании на землю и снижения возникающих при этом перенапряжений. Одновременно уменьшается ток замыкания на землю. ПУЭ предписывают компенсацию, если ток замыкания на землю превышает в сетях напряжением 35 кВ — 10 А, 15-20 кВ — 15 А, 10 кВ — 20 А, 6 кВ — 30 А.

Электротехнические защитные средства

Защитные средства могут быть условно разделены на три группы: изолирующие, ограждающие и предохранительные.

Изолирующие защитные средства изолируют человека от токоведущих или заземленных частей, а также от земли. Они делятся на основные и дополнительные.

Основные изолирующие защитные средства обладают изоляцией, способной длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. К ним относятся:

в электроустановках до 1000 В — диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, а также указатели напряжения;

в электроустановках выше 1000 В — изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, а также средства для ремонтных работ под напряжением выше 1000 В.

Дополнительные изолирующие защитные средства обладают изоляцией, не способной выдержать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому они не могут самостоятельно защитить человека от поражения током при этом напряжении. Их назначение — усилить защитное (изолирующее) действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться, причем при использовании основных защитных средств достаточно применения одного дополнительного защитного средства.

К дополнительным изолирующим защитным средствам относятся:

в электроустановках до 1000 В — диэлектрические галоши и ковры, а также изолирующие подставки;

в электроустановках выше 1000 В — диэлектрические перчатки, боты и ковры, а также изолирующие подставки.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, к которым возможно случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние, а также для предупреждения ошибочных операций с коммутационными аппаратами. К ним относятся: временные переносные ограждения — щиты и ограждения-клетки, изолирующие накладки, временные переносные заземления и предупредительные плакаты.

Предохранительные защитные средства предназначены для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий, от продуктов горения, от воздействия электрического поля, а также от падения с высоты. К ним относятся: защитные очки; специальные рукавицы, изготовленные из трудновоспламеняемой ткани; защитные каски; противогазы; предохранительные монтерские пояса; страховочные канаты; монтерские когти, а также индивидуальные экранирующие комплекты и переносные экранирующие устройства, защищающие персонал от воздействия электрического поля в электроустановках сверхвысокого напряжения промышленной частоты.

Типы систем заземления. Тип заземления TN-S.

Система TN – S — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Система TN-S: 1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части

Типы систем заземления. Тип заземления TN-C.

Система TN – C — функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей сети (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Система TN – C: 1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части

Типы систем заземления. Тип заземления TN-C-S.

Система TN – C – S — функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Система TN-C-S: 1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части

Типы систем заземления. Тип заземления ТТ.

Система ТТ. Питающая сеть системы ТТ имеет точку, непосредственно связанную с землей, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Система ТТ: 1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части; 3 — заземление корпусов оборудования

Типы систем заземления. Тип заземления IT.

Система IT. Питающая сеть системы IT не имеет непосредственной связи токоведущих частей с землей, а открытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 4.5).

Pис. 4.5. Система IT: 1 — сопротивление; 2 — заземление источника питания; 3 — открытые проводящие части; 4 –– заземление корпусов оборудования