Справочная книга по светотехнике

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ОУ

В любом освещаемом помещении промпредприя - тия, 03 и жилого дома имеются находящиеся под на­пряжением элементы ОУ, многие из которых легко доступны для прикосновений. Наибольшую опасность представляет прикосновение к токоведушим частям ОУ, а в аварийных ситуациях, когда происходит замы­кание па корпус, опасным становится и контакт чело­века с металлическими нормально нетоковедушимп частями.

Вредное воздействие электрического тока па людей проявляется в виде электротравм; их степень зависит в основном от значения и длительности протекания тока через тело человека. Опасным для жизни человека в се­тях переменного тока частотой 50 Гц можно считать ток, превышающий 20 мА при времени его протекания более 0.2 с.

При анализе условий безопасности электрическое сопротивление человека принято считать равным 1000 Ом, что примерно соответствует сопротивлению внутренних органов человека, если считать кожный по­кров поврежденным.

По опасности поражения человека электрическим током принята следующая классификация помещении и территорий, где размешается электрооборудование |45], [9.6]:

1. Помещения без повышенной опасности, в кото­рых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

2. Помещения с повышенной опасностью, характе­ризующиеся наличием одного из следующих условии, создающих повышенную опасность:

— сырость (при относительной влажности выше 75%) или токопроводящая пыль;

— токопроводящие полы (металлические, земля­ные, железобетонные, кирпичные и т. п.);

— высокая температура (более 35°С);

— возможность одновременного прикосновения че­ловека к металлоконструкциям зданий, имеющим со­единение с землей, технологическим аппаратам, меха­низмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводя­щим частям), с другой.

3. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создаюшиж особую опасность:

— особая сырость (при относительной влажности, близкой к 100%);

— химически активная или органическая среда:

— одновременно два или более условий повышен­ной опасности (см. п. 2).

4. Территория открытых электроустановок в ото - шении опасности поражения людей электрическим те - ком приравнивается к особо опасным помещениям.

Возможны два случая прикосновения человека я токоведушим частям: двухполюсное, когда челонея коснулся двух неизолированных проводов электриче­ской сети, и однополюсное, когда человек касается од­ного из проводов.

Более опасно двухполюсное прикосновение, ос» бенно если к разным проводам человек прикоснулся двумя руками (рис. 9.41). При этом ток, проходяши!

через тело человека, /ч в трехфазной четырехпроводной се і її может достигнуть значения: при прикосновении к двум фазам

l4=U л/Л.,: (9.12)

ири прикосновении к фазному и нулевому прово­дам

А,=*/ф/Лч. (9-13)

гле ил и (/ф - соответственно линейное и фазное на­пряжение сети, В; Лч — сопротивление человеческого тела. Ом.

При однополюсном прикосновении человек касает­ся либо одного из неизолированных проводников элек­трической цепи, либо нетоковедущей металлической части электрооборудования, оказавшейся под напряже - Іиием в результате повреждения изоляции. В этом слу­чае значение тока, прохо, шшего через человека, зави-

041 не только от приложенного напряжения, но и от

режима нейтрали источника питания (г. е. системы за­земления), активного сопротивления изоляции и емко­сти проводов по отношению к земле.

Термины и определения

Глухозазсмленная нейтраль — нейтраль трансформа - вра или генератора в сетях трехфазпого тока, вывод Гточника однофазного тока, средняя точка в трехпро - виных сетях постоянного тока напряжением до I кВ, рисосдипепная к заземляющему устройству нспосред-

ІМПНО.

Изолированная нейтраль — нейтраль трансфор. мато - В кіп генератора, не присоединенная к заземляющему строііству или присоединенная к нему через большое иіротпвление.

Проводящие части — части, которые могут прово - ^ть электрический ток.

Токоведущие части — электропроводящие части ■екгроустановки, находящиеся в процессе ее работы Ы рабочим напряжением.

Открытые проводящие части — доступные прикос - ікііню проводящие части электроустановки, нор - *лыю не находящиеся под напряжением, но которые Вгчт оказаться пол напряжением при повреждении іновной изоляции.

Сторонние проводящие части — проводящие части, В являющиеся частью электроустановки.

Прямое прикосновение — электрический контакт людей или животных с токоведушими частями, находя­щимися под напряжением.

Косвенное прикосновение — электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими час­тями, оказавшимися под напряжением при поврежде­нии изоляции.

Защита от прямого прикосновения — зашита от пора­жения электрическим током при отсутствии поврежде­ний в электроустановке.

Защита при косвенном прикосновении — зашита от поражения электрическим током при повреждении изоляции в электроустановке. Термин «повреждение изоляции», применяемый в главе, следует понимать как «единственное повреждение изоляции».

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находя­щихся в электрическом контакте с землей непосредст­венно или через промежуточную проводящую среду.

Искусственный заземлитель — заземлитель, специ­ально выполняемый с целью заземления.

Естественный заземлитель — сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводя­щую среду, используемая для целей заземления.

Заземляющее устройство — совокупность заземлите - ля и заземляющих проводников.

Зона нулевого потенциала (относительная земля) — часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого - либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным пулю.

Зона растекания (локальная земля) — зона земли ме­жду заземлитслем и зоной нулевого потенциала.

Термин «земля» следует понимать как «земля в зоне растекания».

Замыкание на землю — случайный электрический контакт между токоведушими частями, находящимися под напряжением, и землей.

Напряжение на заземляющем устройстве — напряже­ние, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Напряжение прикосновения — напряжение между двумя проводящими частями или проводящей частью и землей ири одновременном прикосновении к ним че­ловека или животного.

Ожидаемое напряжение прикосновения — напряже­ние между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается.

Напряжение шага — напряжение между двумя точ­ками на поверхности земли, находящимися па расстоя­нии I м одна от другой, которое принимается в качест­ве длины шага человека.

Сопротивление заземляющего устройства — отноше­ние напряжения па заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Эквивалентное удельное сопротивление земли с неод­нородной структурой — удельное электрическое сопро­тивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и н земле с неоднородной структурой.

Термин «удельное сопротивление» для земли с не­однородной структурой следует понимать как «эквива­лентное удельное сопротивление».

Заземление — преднамеренное электрическое со­единение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустанов­ки (не в целях безопасности).

Защитное зануление (зануление) — в электроустанов­ках до 1 кВ преднамеренное соединение открытых про­водящих частей с глухозаземленной нейтралью генера­тора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с ілухозаземлеппьім выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой в сетях постоянного тока, выполняемое в целях элекгробезопаспости.

Уравнивание потенциалов — электрическое соедине­ние проводящих частей для достижения равенства их потенциалов, выполняемое в целях электробезопасно­сти.

Выравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) па поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле или в полу или на их поверхно­сти и присоединенных к заземляющему устройству, или применение специальных покрытий земли с низ­ким удельным сопротивлением.

Защитный проводник (РЕ-проводник) — проводник, предназначенный для целей элекгробезопаспости.

Нулевой рабочий проводник (N-проволник) — про­водник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемпиков и соединенный с глу - хозаземлепной нейтралью генератора или трансформа­тора в цепях трехфазного тока, с глухозаземленным вы­водом источника однофазного тока, с заземленной точ­кой в сетях постоянного тока.

Совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник (PEN-проводник) — проводник в электроус­тановках до I кВ. совмещающий функции нулевого за­щитного и пулевого рабочего проводников.

Главная заземляющая шииа — шипа в электроуста­новках до 1 кВ, являющаяся частью заземляющего уст­ройства электроустановки и предназначенная для при­соединения нескольких проводников с целью заземле­ния и уравнивания потенциалов.

Защитное автоматическое отключение питания — ав­томатическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если потребуется, пулевого ра­бочего проводника), выполненное в целях электробезо­пасности.

Основная изоляция - изоляция токоведуших частей, в том числе и электроустановках до 1 кВ, обеспечиваю­щая защиту от прямого прикосновения.

Дополнительная изоляция — в электроустановках до 1 кВ независимая изоляция, выполняемая дополни­тельно к основной изоляции для зашиты при косвен­ном прикосновении.

Двойная изоляция — в электроустановках до 1 кВ изоляция, включающая в себя основную и дополни­тельную изоляцию.

Усиленная изоляция — в электроустановках до 1 кВ изоляция, обеспечивающая степень защиты от пораже­ния электрическим током, равноценную двойной изо­ляции.

Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) — напряже­ние, пе превышающее 50 В переменного тока и 120 В постоянного тока.

Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разде­ления цепей.

Безопасный разделительный трансформатор — разде­лительный трансформатор, предназначенный для пита­ния пепей сверхнизким напряжением.

Защитный экран — проводящий экран, предназна­ченный для отделения электрической цепи и/или про­водников от опасных токоведуших частей.

Защитное электрическое разделение цепей — отделе­ние одной электрической цепи от других цепей в элек­троустановках напряжением до 1 кВ при помоши:

- двойной изоляции:

- основной изоляции и защитного экрана;

- усиленной изоляции.

Непроводящие (изолирующие) помещения, зоны, пло­щади — помещения, зоны, площадки, в которых (на которых) зашита при косвенном прикосновении обес­печивается за счет высокого сопротивления пола и стен и в которых отсутствуют заземленные проводящие части.

Все осветительные установки (ОУ) — электроуста­новки напряжением до 1 кВ.

Электроустановки до 1 кВ в отношении мер элек­тробезопасности разделяются на:

- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетя с глухозаземленной нейтралью;

- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетя < изолированной нейтралью.

Для электроустановок напряжением до 1 кВ нрпня* ты следующие тины систем заземления.

Система TN — система, в которой нейтраль истин* ника питания глухо заземлена, а открытые проводячи* части электроустановки присоединены к глухозазеч - ленной нейтрали источника посредством нулевых J* шитных проводников.

В зависимости от устройства нулевого рабочего | пулевого защитного проводников рахтичают три гищ системы TN:

- система TN-C — система TN. в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещен* в одном проводнике па всем ее протяжении (рис. 9.44|;

- система TN-S — система TN. в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделенш на всем ее протяжении (рис. 9.42):

- система TN-C-S — система TN. в которой фуни ции нулевого защитного и нулевого рабочего провод

Инков совмещены в одном проводнике в какой-то ее :тн. начиная от источника питания (рис. 9.43). Система IT — система, в которой нейтраль источ­ника питания изолирована от земли или заземлена че­рез приборы или устройства, имеющие большое сопро­тивление, а открытые проводящие части электроуста­новки заземлены (рис. 9.46).

Система ТТ — система, в которой нейтраль источ­ника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи зазем­ляющего устройства, электрически независимого от тдухозаземлепной нейтрали источника (рис. 9.45).

Первая буква в обозначении типа системы заземле­ния определяет характер заземления источника пита­ния:

— Т — непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле;

— I — все токоведущие части изолированы от земли или одна заземлена через сопротивление.

Вторая буква определяет характер заземления от­крытых проводящих частей электроустановки;

— Т — непосредственная связь открытых проводя­щих частей с точкой заземления источника питания, независимо от характера связи источника питания с землей;

— N — непосредственная связь открытых проводя­щих частей с точкой заземления источника питания.

В системе заземления TN последующие букны оп­ределяют устройство нулевого рабочего и пулевого за­щитного проводников:

- S — функции пулевого защитного и пулевою ра­бочего проводников обеспечиваются раздельными про­водниками;

- С — функции нулевого защитного и пулевого ра­бочего проводников объединены в одном проводнике (PEN-проводпик).

В системе TN-S (рис. 9.42.) источник питания име­ет глухозаземленную нейтраль. Все открытые проводя­щие части электроустановки имеют непосредственную связь с заземляющим устройством источника питания с помощью защитного РЕ-проводпика.

В системе TN-C-S (рис. 9.43.) источник питания имеет глухозаземленную нейтраль. Все открытые про­водящие части электроустановки имеют непосредст­венную связь с заземляющим устройством источника питания. На участке, прилегающем к источнику пита­ния эта связь осуществляется с помощью совмещенно­го пулевого рабочего и защитного (PEN-проводпик), а в остальной части сети с помощью защитного РЕ-про - водпика.

В системе TN-С (рис. 9.44) и отличие от системы TN-C-S нулевой рабочий и защитный проводники объ­единены во всей сети. Принципиальное отличие сис­тем TN-С и TN-C-S от системы TN-S заключается в том. что в системе TN-S в защитном проводнике в нор­мальном режиме отсутствует ток, являющийся отрица­тельным воздействующим фактором. Как следствие, при прочих равных условиях, система TN-S обеспечи­вает самый высокий уровень безопасности. Очевидно, что при больших сечениях проводников, отрицатель­ное влияние рабочего тока на надежность цепи защит­ного заземления (зануления) уменьшается. Минималь­ное значение сечения PEN-проводника в системе TN-С и TN-C-S составляет 10 мм2 по мели или 16 мм2 по алюминию.

В системе ТТ (рис. 9.45) источник питания имеет глухозаземленную нейтраль. Все открытые проводящие части электроустановки подсоединены к заземлителю, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания.

В системе IT (рис. 9.46) источник питания не имеет непосредственной связи с землей. Все открытые прово­дящие части электроустановки подсоединены к зазем­лителю.

Обозначения:

—пулевой рабочий проводник (N);

f —пулевой защитный проводник (РЕ);

— совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник (PEN).

Электробезопаспость определяется комплексом средств, среди которых имеются технические способы и средства защиты, специальные конструкции электро­установок. организационные мероприятия. Эти средст­ва направлены на улучшение электроизоляционных свойств сетей и оборудования, снижение вероятности опасных прикосновений, ограничение тока, протекаю­щего через тело человека, и времени опасного контак­та. Так, нормируются сопротивления изоляции сетей и оборудования, изоляционные расстояния между токо - ведушими частями, отдельные виды изделий снабжа­ются усиленной или двойной изоляцией. Регламенти­рованы наименьшие высоты прокладки отдельных ви­дов проводки и установки ОП. устройства ввода сети в ОП. конструкции ОП, затрудняющие в отдельных слу­чаях доступ к их токоведушим частям (см. § 9.3.1).

Для дополнительной зашиты от прямого прикосно­вения в электроустановках напряжением до 1 кВ след- ет применять устройства защитного отключения (УЗОї с номинальным отключающим дифференциальным то­ком не более 30 мА.

Для защиты от поражения электрическим током н случае повреждения изоляции должны быть примене­ны по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

— защитное заземление;

— автоматическое отключение питания;

— уравнивание потенциалов;

— выравнивание потенциалов;

— двойная или усиленная изоляция:

— сверхнизкое (малое) напряжение:

— защитное электрическое разделение цепей;

— изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.

Зашиту при косвенном прикосновении следует вы­полнять во всех случаях, если напряжение в электроус­тановке превышает 50 В переменного тока и 120 В по­стоянного тока.

В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках выполнение зашиты при косвенном прикосновении может потребоваться при более низких напряжениях, например. 25 В пере­менного и 60 В постоянного тока или 12 В переменно­го и 30 В постоянного тока.

Для заземления электроустановок могут быть ис­пользованы искусственные и естественные заземлите - ли. Если при использовании естественных заземлите - лей сопротивление заземляющих устройств или напря­жение прикосновения имеет допустимое значение, а также обеспечиваются нормированные значения на­пряжения па заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выпол­нение искусственных заземлителей в электроустановка* до 1 кВ пе обязательно. Использование естественных заземлителей в качестве элементов заземляющих уст­ройств не должно приводить к их повреждению 1ІЛИ протекании по ним токов короткого замыкания или к нарушению работы устройств, с которыми они связаны.

Для заземления в электроустановках разных назна­чений и напряжений, территориально сближенных, следует, как правило, применять одно общее заземляю­щее устройство.

Заземляющее устройство, используемое для зазем­ления электроустановок одного или разных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требовани­ям, предъявляемым к заземлению этих электроусгано - юк: зашиты людей от поражения электрическим током ірн повреждении изоляции, условиям режимов работы хтеіі. зашиты электрооборудования от перепапряже - €ия в течение всего периода эксплуатации.

Электроустановки напряжением до I кВ жилых, об­щественных и промышленных зданий и наружных ус- ановок должны, как правило, получать питание от ис - гочнмка с глухозаземлеппой нейтралью с применением мстемы TN.

Лля зашиты от поражения электрическим током фи косвенном прикосновении в таких электроуста - ювках должно быть выполнено автоматическое отклю - гние питания.

При выполнении автоматического отключения пи - ания в электроустановках напряжением до 1 кВ все ггкрытые проводящие части должны быть присоедине - ш к глухозаземленной нейтрали источника питания, жли применена система TN, и заземлены, если приме­рны системы IT или ТТ. При этом характеристики за­щитных аппаратов и параметры защитных проводпи - аов должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось юрмированное время отключения поврежденной цепи мшнтно-коммутациопным аппаратом в соответствии с юминальимм фазным напряжением питающей сети.

В электроустановках, в которых в качестве зашит - юй меры применено автоматическое отключение пи - жния. должно быть выполнено уравнивание потенциа - юв.

Для автоматического отключения питания могут імть применены защитно-коммутационные аппараты, еагируюшие па сверхтоки или на дифференциальный ок.

В системе TN время автоматического отключения вгтания не должно превышать 0,4 с при напряжении 20 В и 0,1 с при напряжении 380 В. Эти значения вре - гни отключения считаются достаточными для обеспе - ения электробезопасности, в том числе в групповых гпя. питающих передвижные и переносные электро - риемники и ручной электроинструмент класса 1.

В цепях, питающих распределительные, фупповые, тажные и другие щиты и щитки, время отключения не аллно превышать 5 с.

Для уверенного и достаточно быстрого автоматиче - кого отключения аварийного участка проводимость нзных и нулевых проводов (а следовательно, их сече - ие> выбирается такой, чтобы при замыкании на кор - ус возникал ток однофазного КЗ, превышающий не іенее чем:

в 3 раза (для взрывоопасных зон в 4 раза) номи - альный ток плавкого элемента предохранителя;

в 3 раза (для взрыноопаспых зон в 6 раз) номиналь - ый ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока егулируемого автоматического выключателя, имеюше- э обратно зависимую от тока характеристику.

Полная проводимость пулевого защитного провода алжна быть не менее 50% проводимости фазного.

Расчет тока однофазного короткого замыкания в етле фаза — нуль осветительной сети рекомендуется роизводить по приближенной формуле:

/КЗ=і/ф/(^т/3+^п)- (914)

где /|^з — гок короткого замыкания. A; £/ф — фазное напряжение сети, В; гт — полное сопротивление транс­форматора току однофазного замыкания па корпус, Ом; — полное сопротивление петли фазный—нуле­вой провода электрической сети от трансформатора до точки замыкания на корпус. Ом.

Большинство практически используемых в освети­тельных сетях аппаратов защиты при нормируемых кратностях тока КЗ обеспечивают отключение линии в течение нескольких секунд и даже нескольких десятков секунд. Значительно большее быстродействие обеспечи­вают устройства защитного отключения (УЗО). являю­щиеся перспективным средством электробезопасности. Эти устройства за доли секунды автоматически отклю­чают сеть как при металлическом замыкании па корпус, так и при частичном снижении уровня изоляции сверх определенного значения. Было бы особенно целесооб­разно совмещение в одном аппарате функций защиты от КЗ и перегрузки с защитным отключением. Весьма же­лательно широкое использование защитного отключе­ния, особенно в сетях квартир, некоторых 03 и др.

Помимо защитных занулепия и отключения, техни­ческими средствами электробезопасности являются на­пряжение не выше 50 В, разделительные трансформа­торы и уравнивание потенциалов.

В понижающих трансформаторах (вторичное на­пряжение обычно 42, 36 или 12 В) следует запулять один из выводов низшего напряжения или среднюю точку вторичной обмотки. Эти мероприятия являются надежным средством защиты от опасного перехода высшего напряжения в сеть низшего.

Разделительные трансформаторы широко использу­ются для питания штепсельных розеток для электро­бритв, устанавливаемых в ванных квартир, общежитий и гостиниц. Запрещается занудять (заземлять) вторич­ную обмотку разделительною трансформатора и пи­тающийся от него электроаппарат. От разделительного трансформатора разрешается питать только один элек­троприемник, а устанавливаемый на первичной сторо­не аппарат защиты должен иметь номинальный ток не выше 15 А.

Для уравнивания потеппиалов следует присоеди­нять к сети зануления строительные и производствен­ные конструкции, металлические корпуса технологиче­ского оборудования, трубопроводы и т. п. При этом считаются достаточными естественные контакты.