Иванов, Колегаев, Касилов - Основи охорони праці на морському транспорті (2003)

де R4= гч + г()б + гп— повний опір ланцюга людини, що дорівнює сумі опору тіла людини, її взуття і пола, Ом.

к

ІЧ . Іч j) J) J/JJ

Рис. 3.2. Дотик людини до однієї фази трифазного трипровідного ланцюга з ізольованою нейтраллю: а — нормальний режим роботи

б— аварійний режим роботи — замикання фази на землю

Звиразу (3.3) випливає, що небезпечність для людини зале­ жить від величини опору ізоляції проводів, а також від того, як надійно людина ізольована відносно землі.

Проілюструємо сказане прикладом. Якщо вважати, що опо­

ри ізоляції проводів усіх фаз менше допустимих (/? = 60000 Ом) і рівні між собою, середній розрахунковий опір тіла людини /?ч = 1000 Ом, а фазова напруга {/ф = 220 В, то величина струму, що проходить через людину, становитиме в цьому випадку

/ч = 220Д1000 + (60000/3)1 - 0,010 А.

Струм такої сили не становить небезпеки, тобто при надій­ ній ізоляції струмопровідних частин ланцюга і самої людини відносно землі дотик до однієї з фаз у період нормальної роботи мережі не буде небезпечним для життя. Зниження рівнів опорів ізоляції проводів і людини відносно землі (у випадку одночас­ ного доторкання до фази і корпусу судна та ін.) значно збільшує імовірність важкого ураження електрострумом.

При замиканні однієї з фаз на землю через малий опір г„ (при а в а р і й н о м у р е ж и м і р о б о т и м е р е ж і ) , дотик людини до неушкодженої фази буде смертельно небезпечним (рис. 3.2, б). У цьому випадку людина буде піддана дії повної лінійної напруги і через неї пройде струм силою (А)

210

UA

(3 .4 )

(К + ч)'

де гз — незначний опір (Ом), через який одна з фаз у трифазній мережі з ізольованої нейтраллю замкнута на землю (аварійний випадок).

При дотику людини до однієї фази трифазного чотирипровідного ланцюга із заземленою нейтраллю (рис. 3.3) вплив захи­ сних властивостей ізоляції проводів (фаз) практично зводиться до нуля. Це пояснюється тим, що ємнісна провідність проводів відносно землі буде значно менше провідності нейтралі, і тому при розрахунку величини струму нею зневажають.

Рис. 3.3. Схема доторкання людини до однієї фази трифазної чотирипровідної мережі із заземленою нейтраллю

При однофазному доторканні в ланцюзі з глухо заземленою нейтраллю людина опиняється під впливом фазної напруги і струму (А), який може бути визначений з виразу

/ч = £Ѵ(/?ч + г0),

(3 .5)

де го — опір нейтралі, Ом.

Зневажаючи незначною величиною го і підставляючи число­ ві значення фазової напруги в трифазних промислових установ-

211

ках (В) і розрахункового опору тіла людини (Ом), одержимо ве­ личину струму, що проходить через тіло людини:

/ч= 220/1000 = 0,22 А.

Струм такої сили смертельно небезпечний для людини, от­ же, навіть при нормальному режимі роботи мережі із заземленою нейтраллю дотик людини до однієї з її фаз набагато небезпечніше аналогічного доторкання у мережі з ізольованою нейтраллю.

Тому правилами Регістра заборонено застосування на суд­ нах систем змінного трифазного струму із заземленою нейт­ раллю у зв'язку з їх підвищеною небезпечністю.

3.6.3 Захисні заходи проти ураження електричним струмом

Електробезпека — це система організаційних і технічних заходів і засобів, що забезпечують захист людей від шкідливого виливу електричного струму.

До основних заходів, що знижують небезпеку ураження еле­ ктричним струмом, відносяться:

■технічний контроль надійності ізоляції струмопровідних частин електричного устаткування і забезпечення їх недоступності для випадкового дотику;

■використання малих напруг струму (12, 24, 42 В змін­ ного; 12, 24, 42 В постійного) для живлення переносних електроінструментів і світильників та застосування не­ провідних матеріалів для виготовлення їхніх корпусів;

■захисне заземлення, зануления і захисне автоматичне відключення устаткування при виникненні небезпеки ураження струмом;

■електричний поділ ланцюга, огородження, блокування;

■застосування ізолюючих засобів індивідуального захисту;

■організація безпечної експлуатації електротехнічних пристроїв.

Пробій ізоляції, замикання струму на землю (корпус) стано­ влять велику небезпеку для обслуговуючого персоналу. Ізоляція з часом під впливом несприятливих умов навколишнього сере­ довища може втратити свої ізолюючі властивості.

212

При зниженні опору ізоляції і при однофазному замиканні на корпус застосовуваний на суднах захист звичайно не спра­ цьовує і пристрої продовжують працювати. Подальша експлуа­ тація електротехнічних пристроїв у цьому випадку веде до ще більшого руйнування ізоляції. Для запобігання небезпеці ура­ ження людей електрострумом проводять випробування ізоляції підвищеною напругою і здійснюють регулярний контроль опору ізоляції [22].

Правилами Регістра встановлено допустимі норми опору ізоляції електричних машин, розподільних пристроїв, приладів і кабелів (табл. 3.1 і 3.2).

Таблиця 3.1. Мінімальний опір ізоляції кабелів суднових ланцюгів

		Мінімальний опір ізоляції, МОм,
	Найменування ланцюга		при напрузі, В
	Живлення освітлювальних приладів	До 125	125-500	понад 1000
		0,3	1,0	-
				2000 Ом на
	Живлення силових споживачів	1.0	1,0	кожен вольт
				номінальної
	Живлення електричних пристроїв і при­			напруги
	ладів управління судном, внутрішнього
	зв'язку, сигналізації, вимірювання і кон­	0,3	1.0	-
	тролю неелектричних величин (при
	відсутності суміжних вимог)

Безпека експлуатації суднового устаткування забезпечується виконанням вимог Регістра щодо величини опору ізоляції.

Вимірювання опору ізоляції розподільних щитів, машин, апаратури тощо звичайно здійснюється після відключення їх від ланцюга (при знятій напрузі), тому що тільки в цьому випадку результати отриманих вимірів можна порівняти з вищевказани­ ми нормами.

Перевірка стану ізоляції здійснюється за допомогою штат­ них і переносних мегомметрів (М -110ЇМ, МС-06 та ін.).

Однак, у зв’язку з тим, що величина струму замикання на землю (корпус), визначається опором ізоляції всього ланцюга відносно землі, показники результатів вимірювання опору ізо­

213

ляції окремих ділянок ланцюга не можуть характеризувати рі­ вень безпеки персоналу.

Таблиця 3.2. Мінімальний опір ізоляції суднового електричного устаткування

	Потужність,кВт (кВА)		обертання,об/хв	Мінімальний		опір ізоляції,
				МОм,	при температурі на­
Електричне		Частота		вколишнього		середовища
				20±5 °С і нормальною вологі­
устаткування				стю
				У холодному		У гарячому
				стані		стані
Машини	До 100	1000			5	2
Машини	100-1000	1000			3	1
Трансформатори	-		-		5	2
Розподільні щити	-		-		1	-
Пускорегулювальна	-		-		5	-
апаратура

Тому, для одержання повного уявлення про рівень опору ізоляції всього ланцюга (включаючи джерела і споживачів стру­ му) вимірювання проводиться під робочою напругою протягом всього часу роботи електроустаткування за допомогою спеціа­ льних пристроїв (наприклад, типу «Електрон-1»), призначених для безперервного автоматичного контролю опору ізоляції елек­ тричних ланцюгів.

Особливої уваги і контролю вимагає ізоляція електротехні­ чного устаткування, розташованого в сирих приміщеннях із хімічно активним середовищем, що знижує якість ізоляції. Ви­ мірювання опору ізоляції суднових ланцюгів щитовими прила­ дами має проводитися не рідше одного разу на добу. Крім того, не рідше одного разу на місяць переносним мегомметром ви­ мірюють опір ізоляції усіх фідерів, машин, приладів і перенос­ ного електроустаткування й занотовують результати вимірів у журнал. У випадку виявлення зниження величини опору ізоля­ ції суднового ланцюга слід шляхом послідовного відключення окремих його ділянок знайти ушкодження й усунути несправ­ ність. Включення в мережу електроустаткування із зниэ/сеним опором ізоляції забороняється.

214

Недоступність струмопровідних частин електроустаткуван­ ня для випадкового дотику забезпечується надійною їх ізоляці­ єю, продуманим, раціональним розміщенням кабельних і фідер­ них трас, а також устроєм автоматичного блокування огоро­ джень тощо.

Навколиш нє середовище справляє значний вплив на поси­ лення чи ослаблення небезпеки ураження електрострумом. З урахуванням цього, Правилами техніки безпеки на суднах мор­ ського флоту здійснено поділ усіх приміщень за ступенем не­ безпечності ураження людей електрострумом на три категорії:

1.Приміщення з підвищеною небезпечністю, що характери­ зуються наявністю однієї з таких умов: вогкості, коли від­ носна вологість тривалий час перевищує 75 % (до групи сирих відносять усі житлові й громадські суднові примі­ щення); високої температури (жаркими називають примі­ щення, в яких температура повітря тривалий час переви­ щує +35 °С); струмопровідного пилу, коли за умовами тех­ нологічного процесу виділяється пил (вугільний, метале­ вий та ін.), що проводить електрострум; струмопровідних палуб (металевих, залізобетонних тощо); можливості од­ ночасного доторкання людини до металевих частин устат­ кування, що мають безпосередній контакт із корпусом суд­ на, і металевих корпусів електроустаткування.

2.Особливо небезпечні приміщення, що характеризуються наявністю однієї з трьох умов, що створюють особливу небезпечність: особливої вогкості, коли відносна воло­ гість повітря близька до 100 % (борти, переборки, палу­ би, усі вкриті вологою предмети, що знаходяться в при­ міщенні; до особливо сирих суднових приміщень відно­ сять камбузи, пральні тощо); хімічно активного середо­ вища, тобто наявності в повітрі агресивних парів чи га­ зів, що руйнівним чином діють на ізоляцію і струмопровідні частини електроустаткування; одночасною наявні­ стю двох чи більше умов, властивих приміщенням із підвищеною небезпечністю.

3.Приміщення без підвищеної небезпечності, в яких відсу­ тні умови, властиві приміщенням розглянутих вище двох категорій.

215

З метою зниження ємності відносно землі розгалуженого електричного ланцюга великої довжини, а також для підвищен­ ня захисної ролі ізоляції проводів здійснюється захисне розді­ лення ланцюга на невеликі електрично не зв’язані між собою ділянки. Розділені за допомогою розділових трансформаторів ділянки характеризуються значним опором ізоляції і малою єм­ ністю проводів відносно землі. Завдяки захисному розділенню ланцюгів вдається набагато підвищити їхню безпечність при обслуговуванні.

3.6 3.1. Захисне заземлення

Відповідно до Правил Регістра, з метою поліпшення умов електробезпеки на морських суднах передбачаються обов'язкові захисні заземлення стаціонарного, пересувного і переносного електроустаткування.

Захисним заземленням (рис. 3.4) називають навмисне елект­ ричне з'єднання металевим провідником якого-небудь електри­ чного пристрою із землею або її еквівалентом (металевим кор­ пусом судна).

гк

216

Заземленню підлягають усі не струмопровідні металеві час­ тини суднового електроустаткування, які внаслідок пошкоджен­ ня ізоляції можуть опинитися під напругою. Дотик до металевих частин устаткування, що опинилися під напругою і не мають безпосереднього контакту з землею, так само небезпечний, як і дотик до неізольованої струмопровідної частини ланцюга (фа­ зи). П р и з н а ч е н н я з а з е м л е н н я — знизити напругу, яка обумовлена «замиканням на корпус», до безпечного рівня і за­ побігти ураженню людини електрострумом.

На суднах заземлюються корпуси електричних машин, їх пускорегулювальна апаратура, корпуси трансформаторів, мета­ лорізальних верстатів, розподільних пристроїв, кожухи рубиль­ ників, комутаційна і захисна апаратура, світильники, вимірю­ вальна апаратура і прилади управління судном, металеві обо­ лонки кабелів, ручний електроінструмент, що не має подвійної ізоляції, призначений для роботи при напругах вище 24 В по­ стійного і 12 В перемінного струму. Заземлювальним пристроєм називають сукупність металевого заземлювача, що знаходиться в безпосередньому контакті із землею чи її еквівалентом (корпу­ сом судна), і заземлювальних проводів, які призначені для з'єд­ нання заземлювачів і металевих частин електроустаткування. Заземлювальні з’єднання виконуються з міді чи іншого немагні­ тного еквівалентного їй металу.

Правилами Регістра визначаються площі перетинів зазем­ лювальних проводів у залежності від потужності електрогенера­ торів. Мінімальний перетин заземлювального проводу від 2,5 мм2 (для дрібних приладів) до 4 мм2. Сила струму, що про­ ходить через тіло людини, визначається опором захисного зазе­ млення: чим менше опір заземлення, тим нижче ця величина, тобто імовірність ураження електрострумом знижується. О п і р з а х и с н о г о з а з е м л е н н я н о р м у є т ь с я . Так, для устано­ вок напругою до 1000 В він не повинен перевищувати 4 Ом, в установках напругою понад 1000 В з малими струмами зами­ кання на землю і без компенсації ємнісних струмів — не більше 10 Ом і т.д. Розрахунок і нормування опорів заземлювальних пристроїв здійснюється, виходячи з умов безпечності їх при ви­ падковому дотику людний до устаткування, що опинилося під напругою.

217

У суднових ланцюгах напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю нормована найбільша напруга дотику Unp = 40 В вважається безпечною. Відповідно до Правил устрою елект­ роустановок, у ланцюгах напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю найбільша можлива сила струму замикання на зе­ млю (/ут) не перевищує 10 А. Тоді мінімальний опір заземлен­ ня (Яз), що забезпечує зниження напруги дотику до безпечної величини, становить

R3 = и пр/Іуг = 40/10 = 4 Ом.

Практично ж сила струмів витоків не перевищує 4 - 6 А, то­ му при величині нормованого опору заземлення /?3 = 4 Ом на­ пруга дотику ще більше знижується: С/1ір = /уіЯ3 = 6 • 4 = 24 В.

Таким чином, безпечність при випадковому дотику до суд­ нового устаткування, що опинилося під напругою, буде забезпе­ чена надійним його заземленням.

3.6.3.2. Крокова напруга

Під час заводських ремонтів (на судноремонтних заводах, верфях) електропостачання суден іноді здійснюється з берега. У випадку пошкодження ізоляції і замикання живильних проводів на землю на певній відстані від місця замикання може виникну­ ти небезпечна для людини різниця потенціалів. Крім того, не­ безпечне для життя людини розтікання струму на поверхні ґру­ нту відбувається також у місці контакту із землею штатних за­ землювачів. Простір навколо заземлювача, де виявляється помі­ тний електричний потенціал від току, що стікає із заземлювача, називають зоною розтікання. Проходячи через заземлювач, струм рівномірно поширюється від нього в землі в усіх напрям­ ках (радіальних) по півсфері до поверхні землі. Крива зміни еле­ ктричного потенціалу на поверхні землі має гіперболічний хара­ ктер. У шарі ґрунту товщиною dl на відстані / від центра зазем­ лювача спадання напруги може бути виражено рівнянням поте­ нційної кривої заземлювача будь-якої форми [7]:

dU, = I3pdl/(2nl2),

(3.6)

де /3 — сила струму, що проходить через заземлювач, А; р — питомий опір ґрунту, Ом/м.

218

З цього виразу видно, що величина електричного потенціалу змінюється обернено пропорційно квадрату відстані L Людина, що випадково опинилася в зоні розтікання струму, піддається небезпеці, якщо вона зробить нормальний крок (0,8 м) у напря­ мку до заземлювача або від нього (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема напруги дотику і кроку в районі заземлювача

Практично максимальна відстань розтікання струму від одиночного зосередженого заземлювача не перевищує 20 м, тобто на відстані більше 20 м від заземлювача спадання напруги в шарах землі від струму вже практично не виявляється, тобто потенціал умовно можна вважати рівним нулю.

Напруга (В), що виникає на поверхні грунту між двома точ­ ками ланцюга струму, що знаходяться одна від одної на відстані кроку (~ 0,8 м) і на якій одночасно стоїть людина, називають кроковою напругою [1,7]:

и

(3.7)

{ini In Ц )’

219