Учебное пособие: Охрана труда

где X - емкостное сопротивление одной фазы, Ом.

При наиболее неблагоприятных условиях, когда человек имеет токопроводящую обувь и стоит на токопроводя-щем полу, сила тока определится из выражения

Таким образом, при прочих равных условиях прикосновение человека к одной из фаз сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем сети с глухозаземленной нейтралью. Однако это положение справедливо лишь для нормальных режимов работы сетей.

Следовательно, вышеприведенные расчеты показывают, что использование трехфазной сети с изолированной нейтралью более безопасно только при нормальных режимах работы, а в аварийных режимах она становится опаснее сети с глухозаземленной нейтралью. Отсюда вытекает необходимость постоянного контроля сопротивления изоляции проводов.

Сети с изолированной нейтралью следует использовать только в тех случаях, когда они мало разветвлены, в сухих беспыльных помещениях без агрессивной среды и опасности повреждения изоляции проводов. Кроме того, при эксплуатации электрической сети должны обеспечиваться небольшая емкость относительно земли и постоянный контроль за ее состоянием.

Электроустановки с рабочим напряжением выше 1000 В представляют значительную опасность при прикосновении к фазе независимо от режима нейтрали. Поэтому для предотвращения поражения током необходимо исключать возможность не только касания, но и приближения человека на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением, поскольку может возникнуть искровой разряд, переходящий затем в электрическую дугу.

В электроустановках напряжением до 35 кВ нейтраль или совсем не заземляют (при низкой силе тока замыкания на землю), или заземляют через реактивную (дугога-сящую) катушку, что обусловлено надежностью и экономичностью эксплуатации. При эксплуатации электроустановок с напряжением выше 35 кВ используется только сеть с глухозаземленной нейтралью.

Замыкание одной из фаз на землю может происходить при повреждении изоляции и пробое фазы на заземленный корпус электрооборудования, при падении на землю провода под напряжением и по другим причинам. Такое замыкание может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник, находящийся в контакте с землей, называется заземлителем или электродом.

Рис. 3.5 Схема распределения потенциала в грунте вокруг полусферического заземлителя

В объеме земли, где протекает ток, возникает так называемая «зона растекания тока замыкания на землю» - зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю (ГОСТ 12.1.009). В соответствии с этим ток замыкания на землю - это ток, проходящий через место замыкания на землю.

Теоретически зона растекания простирается до бесконечности, однако в реальных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя плотность тока растекания и потенциал практически равны нулю.

Характер потенциальной кривой растекания существенным образом зависит от формы заземлителя. Так, для одиночного полусферического заземлителя потенциал на поверхности земли будет изменяться по уравнению гиперболы.

На рис. 3.5 показана принципиальная схема распределения потенциала на поверхности земли вокруг полусферического заземлителя.

Растекание тока замыкания в грунте определяет характер распределения потенциалов на поверхности земли, что, в свою очередь, приводит к возникновению нового вида поражения человека, а именно попадание его под напряжение прикосновения или напряжение шага.

Напряжение прикосновения может возникнуть в том случае, если человек будет находиться на земле или на то-копроводящем полу и касаться при этом корпуса заземленного электрооборудования, случайно оказавшегося под напряжением (рис. 3.6).

Человек также может оказаться под напряжением, попав в зону растекания тока в земле при обрыве провода, наличии заземляющего устройства, при ударе молнии и стекании электрического разряда в землю, повреждении изоляции проводов и т.д. Это напряжение называют напряжением шага, т.е. напряжением между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии длины шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12.1.009).

На рис. 3.7 показана схема зоны растекания тока в земле через заземлитель при коротком замыкании одной из фаз на корпус электроустановки (пробое на корпус) и появления шагового напряжения.

Напряжение шага определяется как разность потенциалов отдельных точек земли, которые оказываются под ногами человека в зоне растекания тока:

где ф₁ и ф₂ - потенциалы точек земли, на которых стоит человек, В; 1₃ - ток замыкания на землю, А; р - удельное сопротивление грунта, Омм; а - длина шага человека (0,8 м); х - расстояние от заземлителя до одной ноги, м.

Рис. 3.7 Схема возникновения напряжения шага

Из рис. 3.7 и формулы видно, что наибольшее напряжение возникает в точке замыкания на землю, на расстоянии 1 м оно составляет 0,5-0,7 от полного, а в точках В₁и В₂ (на расстоянии примерно 20 м) по уравнению гиперболы оно снижается практически до нуля.

Очевидно, чем шире шаг, тем шаговое напряжение будет выше и может достигнуть опасной величины. Кроме того, поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, тем самым увеличивая величину шагового напряжения за счет своего роста и замыкания цепи тока на теле через жизненно важные органы. Поэтому выходить из зоны растекания тока необходимо короткими шагами.

Напряжение шага считается допустимым, если оно не превышает 40 В. В случае падения провода на землю, не допускается приближение к нему в радиусе 6--8 м от места замыкания на землю.

3.1.5 Нормирование допустимых значений напряжений прикосновения и токов

При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем электроустановок необходимо руководствоваться предельно допустимыми безопасными значениями напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, в соответствии с ГОСТ 12.1.038.

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам (табл. 3.4).

В табл. 3.4 напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействия не более 10 мин в сутки и установлены, исходя из реакции ощущения.

Таблица 3.4

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при нормальном режиме электроустановки

Установлены предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме:

производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью (табл. 3.5);

производственных электроустановок с частотой тока 50 Гц, напряжением выше 1000 В, с глухим заземлением нейтрали (табл. 3.6);

бытовых электроустановок напряжением до 1000 В и частотой 50 Гц (табл. 3.7).

Значения напряжений прикосновения и токов установлены для людей с массой тела от 16 кг.

Кроме того, ГОСТ 12.1.002 определяет значения предельно допустимых уровней напряженности электрического поля частотой 50 Гц для персонала, обслуживающего электроустановки и находящегося в зоне влияния создаваемых ими полей.

Таблица 3.5

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме производственных электроустановок

Таблица 3.6

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения в зависимости от продолжительности воздействия тока

Таблица 3.7

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме бытовых электроустановок

Зона влияния электрического поля - это пространство, где напряженность электрического поля частотой 50 Гц составляет более 5 кВ/м. Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м. Пребывание человека в электрическом поле напряженностью более 25 кВ/м без использования средств защиты не допускается. При напряженности электрического поля до 5 кВ/м включительно разрешается работа обслуживающего персонала в течение рабочего дня, а при напряженности от 20 до 25 кВ/м время пребывания его ограничивается 10 минутами.

Допустимое время пребывания персонала в электрическом поле напряженностью от 5 до 20 кВ/м включительно, так же как и допустимую напряженность, можно определить по формуле

где Т - допустимое время пребывания персонала в электрическом поле при соответствующем уровне напряженности, ч; Е - напряженность воздействующего электрического поля в контролируемой зоне, кВ/м.

Для измерения напряженности электрического поля с частотой 50 Гц можно пользоваться прибором типа NFM-1. На стадии проектирования допускается определение напряженности электрических полей вблизи воздушных линий электропередачи и в электрических распределительных устройствах расчетным методом.

3.1.6 Безопасность эксплуатации электроустановок

Электробезопасность представляет собой систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической- дуги, электромагнитного поля и статического электричества (ГОСТ 12.1.009). В связи с этим определением и по ГОСТ 12.1.019 электробезопасность должна обеспечиваться:

конструкцией электроустановок;

техническими способами и средствами защиты;

организационными и техническими мероприятиями. Электроустановки и их части должны быть выполнены

таким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности. Конструкция электроустановок должна соответствовать условиям их эксплуатации и обеспечивать защиту персонала от соприкосновения с то-коведущими и движущимися частями. Ограждение токо-ведущих частей является обязательной частью конструкции электрооборудования.

В соответствии с ГОСТ 12.2.007 конструкции электрооборудования по способу защиты человека от поражения током подразделяются на пять классов защиты: 0; 01; I; II и III:

Класс 0 - электрооборудование, которое имеет рабочую изоляцию, но не имеет элементов для заземления, если это оборудование не отнесено к классам II и III;

Класс 01 - электрооборудование, имеющее рабочую изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоединения этого оборудования к источнику питания;

Класс I - электрооборудование, которое в отличие от электрооборудования класса 01 в проводе для присоединения к источнику питания имеет заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом;

Класс II - электротехническое оборудование, имеющее двойную или усиленную изоляцию, но не имеющее элементов для заземления;

Класс III - электрооборудование, которое не имеет ни внешних, ни внутренних электрических цепей напряжением выше 42 В.

Таблица 3.8

Условные обозначения степеней защиты аппаратов