Оценивать и прогнозировать потери слуха, связанные с действием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999: (1975) «Акустика −определение профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шумом».
В производственных условиях нередко возникает опасность комбинированного влияния высокочастотного шума и низкочастотного ультразвука, например при работе реактивной техники, при плазменных технологиях и др.
Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту.
По частотному спектру ультразвук классифицируют: низкочастотный − колебания 1,12∙104÷1,0∙105 Гц; высокочастотный − 1,0∙105÷1,0∙109 Гц; по способу распространения − ультразвук воздушный и контактный.
Ультразвук используется в промышленности для контрольно-измерительных целей (дефектоскопия, измерение толщины стенок трубопроводов и др.), а также для осуществления и интенсификации различных технологических процессов (очистка деталей, сварка, пайка, дробление и др.). Ультразвуки ускоряют протекание процессов диффузии, растворения и химических реакций.
Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе. Биологический эффект воздействия их на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемого действию ультразвука. Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. У людей, работающих на ультразвуковых установках, отмечают выраженную астению, сосудистую гипотонию, снижение электрической активности сердца и мозга. Изменения ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее характерны вегетососудистая дистония с жалобами на резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, на бессонницу.
Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, т. е. развиваются периферические неврологические нарушения. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызывать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани.
Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки — вегетосенсорная (ангионевроз) или сенсомоторная полиневропатия рук.
Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001— 89. Гигиенической характеристикой воздушного ультразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления (дБ) в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 12,5 ÷ 100 кГц (табл. 2.8).
Характеристикой контактного ультразвука является пиковое значение виброскорости или его логарифмический уровень (табл. 2.9).
Допустимые уровни контактного ультразвука следует принимать на 5 дБ ниже значений, указанных в табл. 2.9, в тех случаях, когда работающие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука.
Таблица 2.8. Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах
Среднегеометрические частоты третьоктавных
полос, кГц
Уровень звукового давления, дБ
12,5
80
16
80 (90)
20
100
25
105
31,5 ÷ 100,0
110
П р и м е ч а и е. По согласованию с заказчиком допускается устанавливать значение показателя, указанное в скобках.
Таблица 2.9. Допустимые уровни виброскорости и ее пиковые значения
на рабочих местах
Среднегеометрические частоты октавных полос, кГц
Пиковые значения виброско-
рости, м/с
Уровни виброскорости, дБ
8 ÷ 63
5∙10-3
100
125 ÷ 500
8,9∙10-3
105
1000 ÷ 31 500
1,6∙10-2
110
Инфразвук − область акустических колебаний с частотой ниже 16 ÷ 20 Гц. В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев − с низкочастотной вибрацией. Источниками инфразвука в промышленности являются компрессоры, дизельные двигатели, вентиляторы, ветро- энергоустановки, реактивные двигатели, транспортные средства и др.
При воздействии инфразвука на организм уровнем 110 ÷ 150 дБ могут возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения: нарушения в ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Отмечаются жалобы на головные боли, головокружение, осязаемые движения барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство страха, сонливость, затруднение речи; специфическая для действия инфразвука реакция — нарушение равновесия. При воздействии инфразвука с уровнем 105 дБ отмечены психофизиологические реакции в форме повышения тревожности и неуверенности, эмоциональной неустойчивости. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4 ÷ 12 Гц.
Установлен аддитивный характер действия инфразвука и низкочастотного шума. Следует отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвук сопоставимых параметров.
Гигиеническая регламентация инфразвука производится по санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.583−96, которые задают предельно допустимые уровни звукового давления (УЗД) на рабочих местах для различных видов работ, а также в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки (табл. 2.10).
Таблица 2.10. Предельно допустимые уровни инфразвука в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами (Гц) на рабочих местах и на территории
жилой застройки
Название помещений
Уровни звукового давления, дБ
Общий уровень звукового давления, дБ
2
4
8
16
Производственное:
- работа различной степени
тяжести
- работа различной степени
интеллектуально-эмоциональной напряжённости
Территория жилой застройки
Помещения жилых и общественных зданий
100
95
90
75
95
90
85
70
90
85
80
65
85
80
75
60
100
95
90
75
Наиболее рациональный способ уменьшения шума − снижение звуковой мощности его источника (машины, установки, агрегата и т. д.). Уровень звуковой мощности LP, дБ, рассчитывается по следующей формуле:
(2.35)
где Р − звуковая мощность, Вт; Р0 − пороговая звуковая мощность 10-12 Вт.
Этот способ борьбы с шумом носит название уменьшения шума в источнике его возникновения. Снижение механических шумов достигается: улучшением конструкции машин и механизмов, заменой деталей из металлических материалов на пластмассовые, заменой ударных технологических процессов на безударные (например, клепку рекомендуется заменять сваркой, штамповку − прессованием и т. д.), применением вместо зубчатых передач в машинах и механизмах других видов передач (например, клиноременных) или использованием зубчатых передач, не издающих громких звуков (например, использование не прямозубых, а косозубых или шевронных шестерен), нанесением смазки на трущиеся детали и рядом других мероприятий.
Аэродинамические и гидродинамические шумы сопровождают течение жидкости или газа. Эти шумы также возникают при работе вентиляторов, компрессоров, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, при выпуске пара или воздуха в атмосферу, при вращении винтов самолета, при работе насосов для перекачки жидкостей и т. д.
Для уменьшения аэродинамических и гидродинамических шумов рекомендуются мероприятия: снижение скорости обтекания газовыми или воздушными потоками препятствий, улучшение аэродинамики тел, работающих в контакте с потоками, снижение скорости истечения газовой струи и уменьшение диаметра отверстия, из которого эта струя истекает, выбор оптимальных режимов работы насосов для перекачивания жидкостей, правильное проектирование и эксплуатация гидросистем и т. д. Когда не удается уменьшить аэродинамические шумы в источнике их возникновения, приходится использовать другие методы борьбы с этими шумами (использование звукоизоляции источника, установка глушителей).
Для борьбы с шумами электромагнитного происхождения рекомендуется тщательно уравновешивать вращающиеся детали электромашин (ротор, подшипники), осуществлять тщательную притирку щеток электродвигателей, применять плотную прессовку пакетов трансформаторов и т. д.
Следующим способом снижения шума является изменение направленности его излучения. Этот способ применяется в том случае, когда работающее устройство (машина, агрегат, установка) направленно излучает шум. Примером такого устройства может служить труба для сброса в атмосферу сжатого воздуха или испытание реактивного двигателя. Направленная звуковая волна должна быть ориентирована в противоположную от рабочего места или жилого строения сторону.
Следующий способ борьбы с шумом связан с уменьшением звуковой мощности по пути распространения шума (звукоизоляция). Практически это достигается использованием звукоизолирующих ограждений, звукоизолирующих кабин и пультов управления, звукоизолирующих кожухов и акустических экранов.
К звукоизолирующим ограждениям относятся стены, перекрытия, перегородки, остекленные проемы, окна, двери. Основная количественная характеристика эффективности звукоизолирующих свойств ограждений — коэффициент звукопроницаемости τ (безразмерная величина), который может быть рассчитан по следующей формуле:
(2.36)
где Iпр и Iпад − интенсивности прошедшего через ограждение и падающего звука, Вт/м2); Рпр и Рпад − звуковое давление прошедшего через ограждение и падающего звука, Па.
Звукоизолирующая способность ограждения находится из следующего выражения:
. (2.37)
Для практических расчетов звукоизолирующей способности однослойных ограждений применяется формула:
(2.38)
где т0 − масса 1 м2 ограждения, кг; f − частота звука, Гц.
Из формулы (2.38) следует, что звукоизолирующая способность конструкции тем выше, чем больше ее поверхностная плотность (чем тяжелее материал, из которого изготовлена конструкция). Кроме того, звукоизолирующие свойства ограждения возрастают с повышением частоты звука. Однако пользоваться формулой (2.38) для расчета R следует со значительной долей осторожности, так как в ней не учтено влияние жесткости и размеров ограждения. Для корректного расчета R необходимо пользоваться методиками, изложенными, например, в [3].
В качестве материалов для звукоизолирующих ограждений рекомендуется использовать бетон, железобетон, кирпич, керамические блоки, дерево, стекло и т. д.
Звукоизолирующими кожухами обычно полностью закрывают издающее шум устройство (машину, агрегат, установку и т. д.). Кожухи изготавливают из листового металла (сталь, дюралюминий и т. д.) или пластмассы. Как и в случае звукоизолирующих ограждений, кожухи эффективнее снижают уровень шума на высоких частотах, чем на низких. Так, например, стальной кожух с размером стенки 4x4 м и толщиной стенки 1,5−2 мм обеспечивает снижение шума на частоте f = 63 Гц на 21 дБ, а на частоте f = 4000 Гц − на 50 дБ.
Звукоизолирующие кабины применяют для размещения пультов управления и рабочих мест в шумных цехах. Их изготавливают из кирпича, бетона и подобных материалов или из металлических панелей.
Акустические экраны представляют собой конструкцию, изготовленную из сплошных твердых листов толщиной 1,5−2 мм, с покрытой звукопоглощающим материалом поверхностью. Эти экраны устанавливаются на пути распространения звука. За ними возникает зона звуковой тени. Основной акустический эффект (снижение уровня шума) достигается в результате отражения звука от этих конструкций.
В производственных помещениях уровень звука существенно повышается из-за отражения шума от строительных конструкций и оборудования. Для снижения уровня отраженного звука применяют специальную акустическую обработку помещения с использованием средств звукопоглощения, к которым относятся звукопоглощающие облицовки и штучные звукопоглотители. Как следует из названия этих материалов, они не отражают шум, а поглощают его. При этом колебательная энергия звуковой волны переходит в тепловую вследствие потерь на трение в звукопоглотителе. Для звукопоглощения используют пористые материалы, так как потери на трение в них наиболее значительны. Наоборот, звукоизолирующие конструкции, отражающие шум, изготавливают из массивных, твердых и плотных материалов.
Количественной характеристикой звукопоглощающих материалов является коэффициент звукопоглощения α:
(2.39)
где Епад − падающая звуковая энергия; Епогл − поглощенная звуковая энергия; Еотр − отраженная звуковая энергия.
Звукопоглощающими называют материалы, у которых значение α превышает 0,2. Примером этих материалов могут служить плиты и маты из минеральной ваты, базальтового и стеклянного волокна, акустические плиты с зернистой или волокнистой структурой (акмигран, акминит, силакпор и др).
Штучные звукопоглотители представляют собой объемные звукопоглощающие тела, изготовленные в виде конуса, куба, параллелепипеда и подвешенные к потолку помещения.
Для борьбы с аэродинамическим шумом используют абсорбционные, реактивные и комбинированные глушители шума. В абсорбционном глушителе затухание аэродинамического шума происходит в порах звукопоглощающих материалов, заполняющих глушитель.
Реактивные глушители отражают звуковую энергию обратно к источнику. В комбинированных глушителях снижение шума достигается сочетанием поглощения и отражения звука.
Некоторые способы защиты от инфразвука аналогичны способам защиты от шума. К ним следует отнести снижение уровня инфразвука в его источнике, увеличение жесткости колеблющихся конструкций, применение глушителей реактивного типа. Вместе с тем такие известные методы борьбы с шумом, как звукоизоляция и звукопоглощение, малоэффективны для инфразвука. Значительно более эффективный подход − борьба с инфразвуком в источнике его возникновения.
Для снижения или исключения вредного воздействия ультразвука, передающегося воздушным путем, ультразвуковые установки рекомендуется размещать в специальных помещениях, используя для проведения технологических процессов на них системы дистанционного управления. Большой эффект дает автоматизация этих установок.
Более экономичный способ защиты от воздействия ультразвука заключается в использовании звукоизолирующих кожухов, которыми закрываются ультразвуковые установки, или экранов, располагающихся на пути распространения ультразвука. Эти экраны изготавливают из листовой стали или дюралюминия, пластмассы (гетинакса) либо из специальной резины. Например, применение кожухов на некоторых ультразвуковых установках позволяет снизить уровень ультразвука на 60−80 дБ.
2.5. Электрический ток
При работе с электрическими установками, приборами, агрегатами и пр. необходимо соблюдать требования электробезопасности, которые представляют собой систему организационных мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
В результате воздействия электрического тока могут возникнуть местные электротравмы (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, ослепление светом от электрической дуги), возможен электрический удар, который характеризуется общим поражением организма и может сопровождаться судорогами, потерей сознания, остановкой дыхания или сердечной деятельности, клинической смертью.
Наиболее опасен ток в диапазоне частот 20÷100 Гц. Человек начинает ощущать протекание тока частотой 50 Гц, если его действующее значение составляет 0,6÷1,5 мА. При 10÷15 мА начинаются судорожные сокращения мышц рук, при 20÷25 мА – затруднение дыхания, при 100 мА может начаться фибрилляция сердца. Для постоянного тока ощущение его протекания возникает при 6÷7 мА. Токи высокой частоты могут вызвать лишь ожоги, так как распространяются по поверхности тела.
Чем больше время воздействия тока, тем сильнее будет поражение и тем меньше вероятность восстановления жизненных функций организма. В табл. 2.11 представлены значения предельно допустимых уровней напряжения и тока в зависимости от продолжительности воздействия на организм человека.
Таблица 2.11. Предельно допустимые уровни напряжения и тока
Род тока
Нормируемая
величина
Предельно допустимые уровни, не более, при продолжительности воздействия тока, с
0,01-0,08
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Св. 1,0
Переменный 50 Гц
Переменный 400 Гц
Постоянный
Напряжние, В
Ток, мА
Напряжние, В
Ток, мА
Напряжние, В
Ток, мА
6
8
15
Существенное влияние на тяжесть поражения человека электрическим током оказывает путь, по которому он распространяется в организме. Так, опасность поражения резко увеличивается, если на пути тока оказываются мозг, сердце или легкие.
В соответствии с «Правилами устройства электроустановок потребителей» (ПУЭ) все помещения делят на три класса:
- без повышенной опасности – нежаркие (до +35 оС), сухие (до 60%), непыльные, с нетокопроводящим полом, не загромождённые оборудованием;
- с повышенной опасностью – имеют по крайней мере один фактор повышенной опасности, то есть жаркие или влажные (до 75%), пыльные, с токопроводящим полом и т. п.;
- особо опасные – имеют два или более факторов повышенной опасности или по крайней мере один фактор особой опасности, то есть особую сырость (до 100%) или наличие химически активной среды.
В зависимости от режима нейтрали генератора электрического тока (трансформатора) все электрические сети делят на сети с изолированной и глухозаземлённой нейтралью. Вероятность поражения электрическим током в значительной мере зависит от режима работы нейтрали.
При непосредственном прикосновении к двум фазам токопроводящих частей независимо от того, заземлена нейтраль источника питания или нет, человек окажется под линейным напряжением U, что, безусловно, опасно, так как сопротивление изоляции фаз не ограничивает этот ток, и он достигает сотен миллиампер:
IT = U / RT =380/1000 = 0,38 А = 380 мА.
На практике распространено прикосновение к одной фазе сети. При этом значение тока, проходящего через тело человека, зависит (при прочих равных условиях) от того, заземлена нейтраль источников питания или нет.
Последствия прикосновения к одной фазе сети с изолированной нейтралью при исправной изоляции зависят от величины фазного напряжения Uf, сопротивления изоляции Rиз и сопротивления тела человека RT. Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и внутренних тканей. При малых напряжениях (до 2 – 3 В) сопротивление сухой кожи составляет сотни килоом. По мере увеличения приложенного напряжения сопротивление кожи падает до единиц килоом, а для влажной кожи и при её повреждении – до сотен ом. При измерении токов прикосновения сопротивление тела человека на частоте 50 Гц моделируется в зависимости от напряжения прикосновения в пределах 6,7 ÷ 0,85 кОм. В расчётах по электробезопасности условно принимают значение сопротивления тела человека RT= 1000 Ом.
Если сопротивление изоляции фаз велико (более 500 кОм), то такое прикосновение будет безопасно даже при фазном напряжении 220 В.
Прикосновение к одной фазе сети с заземлённой нейтралью опасно при любом сопротивлении изоляции, поскольку величина тока, проходящего через человека, в этом случае ограничивается только сопротивлением тела.
Таким образом, наиболее безопасной является сеть с изолированной нейтралью при высоком качестве изоляции. Однако при большой протяжённости сети имеет место большая ёмкость проводов относительно земли, что приводит к увеличению опасности поражения человека ёмкостной составляющей тока. Чем больше ёмкость изоляции, тем меньше её ёмкостное сопротивление. Поэтому ток, проходящий через тело человека, случайно коснувшегося фазы, может быть смертельно опасным, несмотря на то, что активное сопротивление изоляции велико:
Здесь ω – угловая частота переменного тока; С – ёмкость провода относительно земли, которая определяется геометрическими размерами, диэлектрической постоянной материала изоляции и её состоянием.
Поэтому сети с изолированной нейтралью применяются только в тех случаях, когда протяжённость сетей невелика и есть возможность постоянного контроля качества изоляции. В остальных случаях при напряжении сети до 1000 В применяют, как правило, сети с глухозаземлённой нейтралью.
В качестве индивидуальных средств защиты от поражения человека электрическим током используют инструменты с изолированными ручками, резиновые перчатки, обувь и коврики, испытанные на пробой напряжением, превышающим напряжение в сети не менее чем в 2 раза. Работы разрешается проводить только одной рукой и в присутствии наблюдателя.
Защиту от поражения электрическим током можно осуществить защитным отключением (отключают повреждённый участок сети быстродействующей защитой), либо защитным заземлением (снижают напряжение прикосновения и шага), либо занулением (отключают оборудование и снижают напряжение прикосновения и шага на период, пока не сработает отключающий аппарат).
При замыкании тока на корпус нормально изолированные части электрооборудования окажутся под напряжением. Прикоснувшись к ним, человек попадает под напряжение прикосновения, которое равно разности между полным напряжением Uз на корпусе и потенциалом φx поверхности земли (пола), где он стоит.
(2.41)
где αпр – коэффициент напряжения прикосновения.
Потенциал поверхности земли определяют по формуле
, (2.42)
где Iз – ток, проходящий через заземлитель; ρ – удельное электрическое сопротивление земли, Ом∙м; r – радиус полусферического заземлителя; x – расстояние от края заземлителя до рассматриваемой точки.
Человек, стоящий на поверхности земли, имеющей разные электрические потенциалы в местах, где расположены ступни его ног, будет подвергнут воздействию напряжения, соответствующему этой разности потенциалов. Такое напряжение получило название напряжение шага:
, (2.43)
где s – длина шага, равная 1 – 0,8 м.
При растекании тока замыкания в земле на ее поверхности появляется градиент потенциала (рис.2.4), величина которого зависит от тока замыкания, удельного сопротивления грунта и конструкции заземлителя. Зона, в пределах которой существует градиент потенциала на поверхности земли, носит название зоны растекания. Обычно радиус зоны растекания не превышает 20 м. Далее располагается «зона нулевого потенциала».
Напряжение прикосновения возрастает по мере удаления от заземлителя, так как убывает потенциал поверхности земли, а потенциал корпуса оборудования остается постоянным.
Рис. 2.4. Распределение потенциала по поверхности земли: Up - напряжение прикосновения; Us - напряжение шага; Xs - ширина шага.
При заземлении электроустановок напряжением свыше 100 кВ допускается значение потенциала заземлителя до 10 кВ. При этом величина шагового напряжения и напряжения прикосновения могут достигать опасных для человека величин. Поэтому для заземления установок при напряжении свыше 1000 В и токх замыкания более 500 А разрешается применять только контурные заземляющие устройства, т. е. такие, которые располагаются на одной площадке с заземляемым оборудованием. Для снижения шагового напряжения и напряжения прикосновения осуществляют выравнивание потенциала по поверхности площадки путем более частого расположения заземлителей и соединительных полос (рис.2.5).
Через тело человека, попавшего под напряжение прикосновения, проходит ток
, (2.44)
где Rc – сопротивление растеканию тока в земле в месте опоры ног, которое зависит от удельного сопротивления поверхности земли и размера ступней ног.
Рис. 2.5. Схема контурного заземления.
Уменьшить величину этого тока можно уменьшением напряжения прикосновения. Для этого корпус заземляют, то есть соединяют с заземлителем (рис.2.6). При этом напряжение на корпусе понизится до Uз= IзRз, где Rз – сопротивление заземлителя; Iз – ток однофазного замыканиия.
Отсюда выражение для тока можно записать в виде:
(2.45)
Для значений параметров, например, Iз= 4 А, αпр=0,2 и Rз= 10 Ом, получим величину Iч=8 мА. Этот ток не превышает значений отпускающего тока. Однако в электроустановках напряжением выше 1000 В или в помещениях с повышенной опасностью независимо от напряжения установки указанный ток может значительно превышать отпускающий ток. В этом случае дополнительно требуется пользоваться средствами индивидуальной защиты.
Рис. 2.6. Схема работы защитного заземления: Rиз – сопротивление изоляции каждой из фаз относительно земли.
Для защиты от поражения электрическим током в сети с заземлённой нейтралью пользуются занулением корпусов электрооборудования (рис.2.7). Корпус оборудования соединяют нулевым защитным проводником с заземлённой нейтралью сети. В результате при пробое фазы на корпус оборудования возникает режим короткого замыкания и повреждённый участок сети отключается с помощью плавкого предохранителя или автомата защиты сети. Защита в таких случаях должна срабатывать быстро, чтобы исключить поражение током человека от высокого напряжения.
Назначение нулевого защитного проводника заключается в создании для тока короткого замыкания электрической цепи с малым электрическим сопротивлением (на рис. 2.7 цепь обозначена цифрами I, II, III, IV, V), чтобы данный ток был достаточен для быстрого отключения повреждённой сети в результате срабатывания элемента защиты сети (на рисунке цифра 2).
Ток короткого замыкания, возникающий при замыкании на корпус и проходящий по цепи зануления, достигает большого значения, что обеспечивает быстрое и надёжное срабатывание элементов защиты.
Для страховки опасности обрыва нулевого провода устраивают его многократное рабочее заземление через каждые 250 м. Для надёжного и быстрого срабатывания защиты необходимо выполнить условия:
Iк з ≥ kIном , (2.46)
где Iкз – номинальное значение тока, при котором происходит срабатывание элемента защиты; k – коэффициент, характеризующий кратность тока короткого замыкания относительно номинального значения тока, при котором срабатывает элемент защиты.
Рис.2.7. Схема работы зануления: 1 – нулевой защитный проводник; 2 - срабатывающий элемент защиты; 3 – повторное заземление нулевого провода.
Защитное заземление применяют в трёхфазных трёхпроводных сетях с изолированной нейтралью при напряжении до 1000 В и с любым режимом нейтрали при напряжении свыше 1000 В. Зануление применяют в трёхфазных четырёхпроводных сетях с заземлённой нейтралью при напряжении до 1000 В. Так как в жилых помещениях применяются только однофазные сети с заземлённой нейтралью, бытовое электрооборудование, применяемое в помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током (ванные комнаты, кухни и т. п.), должно зануляться.
Для электроустановок напряжением свыше 100 кВ допускается значение потенциала заземлителя до 10 кВ. При этом шаговое напряжение и напряжение прикосновения могут достигать опасных для человека значений. Поэтому при работе с электроустановками, использующими напряжение свыше 1000 В и допускающими ток замыкания более 500 А разрешается применять только контурные заземляющие устройства, то есть такие, которые располагаются на одной площадке с заземляемым оборудованием. Для снижения шагового напряжения и напряжения прикосновения осуществляют выравнивание потенциала по поверхности площадки путем более частого расположения заземлителей и соединительных полос. Для установок с напряжением до 1000 В разрешается применять выносные заземляющие устройства. Вне здания заземляющие проводники прокладываются в земле, внутри зданий – открыто на высоте 25 см от пола или в специальных бороздах в полу.
Сопротивление заземления нейтрали с учётом всех вторичных заземлителей не должно превышать 8 Ом в трёхфазных сетях с напряжением 220/127 В, 4 Ом при напряжении 380/220 и 2 Ом при 660/380 В.
В однофазных сетях напряжением 127, 220 и 380 В сопротивление не должно превышать 8,4 и 2 Ом соответственно.
Сопротивление защитного заземления в сети с изолированной нейтралью не должно превышать 10 Ом при напряжении до 1000 В и мощности электрооборудования до 100 кВт или 4 Ом при более высокой мощности. При напряжении свыше 1000 В сопротивление заземляющего устройства не должно превышать значения R=250/Iз, где Iз – величина тока замыкания на землю.
В качестве заземлителей используют: металлические конструкции, имеющие хороший контакт с землёй (водопроводные трубы, стальная оболочка бронированных кабелей и т. п.) и специально спроектированные устройства. Не допускается использовать в качестве естественных заземлителей трубы газопроводов, центрального отопления, канализации, свинцовые оболочки кабелей связи. Арматура железобетонных сооружений может использоваться в качестве естественных заземлителей, если она имеет антикоррозионное покрытие. Искусственные заземлители изготавливают из стальных труб (диаметром 12 – 20 мм) и уголков, которые ввёртывают или забивают в землю. Отдельные заземлители могут соединяться между собой горизонтальными связями (проводниками) в случаях, когда одного заземлителя недостаточно. Горизонтальные проводники – это стальные полосы сечением 4x40 мм и прутковая сталь (стержни). Их укладывают горизонтально на глубину 0,5 – 0,7 м от поверхности земли.
Сопротивление простейших одиночных заземлителей вычисляют по формулам:
- для вертикального электрода длиной l и диаметром d:
, (2.47)
- для горизонтального проводника длиной l и диаметром d, уложенного на глубину t от поверхности земли:
. (2.48)
Защитное отключение – это защита от поражения током в электроустановках напряжением до 1000 В автоматическим отключением всех фаз аварийного участка сети за время, допустимое по условиям безопасности для человека (рис.2.8). Длительность отключения повреждённого участка сети должна быть не более 0,2 с или не более величины определяемой из формулы
(2.49)
где t – длительность воздействия электрического тока (t ≤ 1 с).
Время отключения складывается из времени работы реле защиты (0,01 – 0,02 с) и собственного времени отключающего коммутационного аппарата (0,01 с – для автомата с электромагнитным расцепителем; 0,2 с − для автомата с тепловым расцепителем, имеющим обратно зависимую от тока характеристику).
Защитное отключение рекомендуется применять:
• в передвижных установках напряжением до 1000 В;
• для отключения электрооборудования, удаленного от источника питания, как дополнение к занулению;
• в электрифицированном инструменте как дополнение к защитному заземлению или занулению;
• в скальных и мерзлых грунтах при невозможности выполнить необходимое заземление.
Принцип построения схем защитного отключения зависит от типа входного сигнала, поступающего на основной элемент схемы – датчик (реле тока или реле напряжения). Замыкание одной фазы электрической сети на землю или снижение сопротивления её изоляции приводит к несимметрии трёхфазной системы токов и напряжений электроустановки. Эти токи, напряжения или их несимметрия воздействуют на датчики и вызывают срабатывание устройств защитного отключения.
Рис.2.8. Схема защитного отключения:
1 – корпус электроустановки; 2 – автоматический выключатель; 3 - отключающая катушка; 4 – сердечник катушки; 5 – реле максимального напряжения; Rз – сопротивление защитного заземления; Iз – ток замыкания; Iр – ток, протекающий через реле; Rв – сопротивление вспомогательного заземления
К организационным мероприятиям, обеспечивающим безопасную эксплуатацию электроустановок, относятся: оформление соответствующих работ нарядом или распоряжением; допуск к работе; надзор за проведением работ; строгое соблюдение режима труда и отдыха, переходов на другие работы и окончание работ.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 |
