bezopasnost_zhiznedeyatelnosti_uchebnik_bezopasnost_truda_na_zheleznodorozhnom_transporte_2014

	Первая буква в обозначении системы характеризует состояние
	нейтрали источника питания относительно земли:
	T — заземленная нейтраль;
	I — изолированная нейтраль.
	Вторая буква — состояние открытых проводящих частей (метал-
	лических корпусов электроустановки) относительно земли:
	T — открытые проводящие части заземлены независимо от от-
	ношения к земле нейтрали источника питания;
	N — открытые проводящие части присоединены к глухозазем-
	ленной нейтрали источника питания.
	В системе TN с целью уменьшения опасности поражения то-
	ком выполняют повторное заземление PE- и PEN-проводников
	на вводе в электроустановки зданий, на концах воздушных линий
	электропередач или ответвлений от них длиной более 200 м. Для
	повторного заземления в первую очередь используют естественные
	заземлители. Следует помнить, что повторное заземление только
	снижает опасность поражения, но не исключает ее. Внутри боль-
	ших и многоэтажных зданий аналогичную функцию выполняет
	уравнивание потенциалов путем присоединения нулевого защитного
	проводника к главной заземляющей шине, которую устанавливают
	внутри вводного устройства электроустановки. Главная заземляю-
	щая шина — шина, входящая в состав заземляющего устройства и
	предназначенная для соединения заземляющих проводников с дру-
	гими защитными проводниками.
	Для снижения напряже-
	ний прикосновения и шага
	применяют выравнивание по-
	тенциалов путем устройства
	контурных заземлений. За-
	землители в контурном за-
	землении располагают как по
	контуру, так и внутри защи-
	щаемой зоны. Вертикальные
	заземлители (трубы, уголки),
	забитые в землю, соединяют-
	ся стальными полосами в пре-	Рис 5.14. Выравнивание потенциалов
	делах защищаемых объектов.
		в контуре заземления, состоящего из двух
	На рис. 5.14 показан контур
			электродов
			211

заземления, состоящий из двух заземляющих устройств Rзу1 и Rзу2, на котором произошло замыкание токоведущей части электроустановки. Штриховыми линиями показано распределение потенциалов при одиночных заземлителях, а сплошной линией — результирующая кривая потенциалов точек поверхности земли относительно удаленной «земли». Из рисунка видно, что выравнивание потенциалов, т.е. уменьшение напряжений прикосновения и шага, происходит только внутри контура. За пределами контура заземления наблюдается картина распределения потенциалов, мало отличающаяся от картины для одиночного заземлителя. Для выравнивания потенциалов вне контура заземления дополнительно укладывают стальные полосы за пределами контура заземления.

Защитное электрическое разделение цепей представляет собой разделение электрической сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью двойной изоляции или основной изоляции и защитного экрана или усиленной изоляции. Так, например, разветвленные сети большой протяженности имеют большие емкости относительно земли, что создает повышенную опасность при прямом прикосновении человека. Применение же разделительного трансформатора, первичная обмотка которого отделена от вторичной путем защитного электрического разделения цепей, позволяет существенно повысить электробезопасность потребителя, подключенного к вторичной обмотке указанного трансформатора.

Двойная изоляция представляет собой электрическую изоляцию, состоящую из основной, обеспечивающей нормальную работу электроустановки и защиту от прямого прикосновения, и дополнительной изоляции, выполняемой дополнительно к основной для защиты при косвенном прикосновении.

Усиленная изоляция — это улучшенная основная изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.

Защитное отключение представляет собой быстродействующую защиту, обеспечивающую автоматическое отключение электроустановки от сети при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током. Такая опасность может возникнуть при прикосновении человека непосредственно к токоведущим частям или корпусу электроустановки, на который произошло замыкание

212

Рис. 5.15. Функциональная схема устройства защитного отключения

токоведущей части. Статистика электротравматизма показывает, что наибольшее их число происходит при непосредственном прикосновении человека к токоведущим частям. Достоинством устройства защитного отключения (УЗО) является его способность спасти человека в подобной ситуации. Поэтому широкое применение УЗО является необходимым и целесообразным средством снижения электротравматизма.

Принцип работы УЗО заключается в постоянном контроле некоторых электрических параметров сети, например, напряжения корпуса, напряжения фаз относительно земли и др. Изменение этих параметров может служить сигналом для устройства защитного отключения. При превышении, установленного из условий электрической безопасности, заданного уровня УЗО срабатывает и происходит автоматическое отключение контролируемой электроустановки от сети.

В практике эксплуатации электроустановок до 1000 В наибольшее распространение получили устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током. УЗО с помощью встроенного в него дифференциального (суммирующего) трансформатора определяет сумму токов в проводниках своей главной цепи и разрывает эту цепь, если сумма токов превышает заданное значение.

На рис. 5.15 показана функциональная схема УЗО, состоящего из дифференциального трансформатора ДТ, расцепителя дифференциального тока Р и главного выключателя К. В нормальном режиме работы электрической цепи (Iз = 0) токи, протекающие в проводниках главной цепи I1 и I2 , равны току нагрузки, тогда магнитные потоки, создаваемые токами I1 и I2, равны между собой и направлены встречно друг другу. В результате этого

величина тока Ip будет равна нулю.

В аварийном режиме, вызванном повреждением изоляции и возникновением тока замыкания на землю Iз, по од-

ному из проводников главной цепи, помимо тока нагрузки, будет протекать возникший

213

ток замыкания. Сумма токов в проводниках главной цепи устройства будет отлична от нуля и составит

∆I = I1 – I2 = Iз.

Вэтих условиях расцепитель дифференциального тока Р может сработать и главный выключатель отключит поврежденный потребитель от сети. В качестве главного выключателя применяют контакторы, автоматические выключатели, время срабатывания которых лежит в интервале 0,06—0,13 с.

Встандартах установлены следующие значения номинального отключающего дифференциального тока ∆I: 0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5 А; (6, 10, 30, 100, 300, 500) мА.

Правила устанавливают обязательную установку устройств защитного отключения, реагирующих на дифференциальный ток, с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА для:

– групповых линий, питающих розеточные сети, находящиеся вне помещений, в особо опасных помещениях и с повышенной опасностью поражения электрическим током;

– в случаях, если устройство защиты от сверхтока не обеспечивает автоматического отключения из-за низких значений токов короткого замыкания.

Любое устройство защитного отключения для периодического контроля оснащается контрольным устройством, которое имитирует появление дифференциального тока в главной цепи УЗО и применяется только для эксплуатационного испытания и не должно использоваться в качестве средства его отключения.

5.7. Защита от наведенных напряжений

При рассмотрении вопросов электромагнитной совместимости электротехнических устройств следует говорить о влиянии отдельных цепей или устройств на другие цепи или устройства. Под влиянием понимают процесс, при котором в некоторых устройствах появляются дополнительные напряжения и токи за счет перекачки части электроэнергии из других устройств. При этом внешними влияниями назовем влияния на низковольтные цепи со стороны высоковольтных (или сильноточных) цепей, а взаимными — влияния от соседних цепей одной или однотипной линии.

214

Так, внешними будут влияния со стороны тяговой сети на линии связи, а взаимными — влияния друг на друга разных пар многопроводной линии связи. Влияющая линия создает в окружающем пространстве электрическое поле, определяемое напряжением в линии, а также магнитное поле, связанное с токами в линии.

Кроме того, различные виды влияний подразделяются по значениям наводимых напряжений, т.е. по силе воздействия, на опасные

имешающие влияния. Опасные влияния могут привести к поражениям людей электрическим током или к повреждениям аппаратуры или пожарам, а мешающие влияния, которые меньше по величине

итолько снижают устойчивость работы линий связи или телемеханики, нарушают нормальную их работу и действуют как помехи.

Введем еще несколько понятий и определений. Так, сближением между электрифицированной железной дорогой и смежными линиями называют такое взаимное их расположение, при котором в цепях этих линий могут возникать опасные и мешающие напряжения и токи, т.е. смежные линии находятся в зоне влияния электрических железных дорог (ЭЖД). Длиной сближения называют длину той части смежной линии, которая находится в зоне влияния тяговой сети ЭЖД. Шириной сближения называется кратчайшее расстояние между осью железной дороги и проводами смежной линии.

Подверженными влиянию оказываются все смежные линии, расположенные в зоне влияния контактной сети или одной из перечисленных ниже линий: отключенная секция контактной сети и линии электропередачи, волноводный провод, линии низкого напряжения

илинии связи. Влияние контактной сети 1×25 кВ изменяет режим работы линий 6—10 кВ, расположенных на опорах контактной сети, поскольку нарушается работа системы сигнализации от однофазных коротких замыканий.

Вобщем, наводимые напряжения тем больше, чем ближе смежная линия к влияющему проводу, поэтому провода, подвешенные на опорах контактной сети, подвержены наиболее сильному влиянию со стороны последней.

Тяговая сеть электрифицированной железной дороги оказывает электрическое, магнитное и гальваническое влияния на смежные линии. Электрическое влияние обусловлено емкостными связями между контактной сетью и смежным проводом. Магнитное влияние возникает из-за переменного магнитного поля, создаваемого током

215

Рис. 5.16. Схема емкостной связи между проводами при электрическом влиянии

контактной сети. Гальвани-

ческому влиянию подвержены цепи, имеющие общие заземляющие устройства.

На рис. 5.16 показана схема емкостной связи между проводами при элек-

трическом влиянии. Допус-

тим, что влияющий провод Кс напряжением Uk имеет длину l1 и расположен над землей на высоте b, а под-

верженный влиянию изолированный провод А подвешен на высоте c, имеет длину l2 и проходит параллельно влияющему проводу

К на расстоянии а. Между влияющим и подверженным влиянию проводами существует емкостная связь C1, а провод А относительно земли имеет емкость C2. Потенциал провода А относительно земли можно приближенно определить по формуле:

UА = UkC1l1 / C2l2.

С увеличением расстояния а и уменьшением высоты подвеса c, наведенное напряжение на проводе А будет уменьшаться. По расчетам наведенное напряжение от электрического влияния на отключенной контактной подвеске станционных путей длиной 570 м, расположенной на расстоянии 4,8 м от ближайшего пути, контактная сеть которого находится под напряжением 27 кВ, при b = с = 7 м составит 5500 В.

Магнитное влияние обусловлено наведением ЭДС в замкнутых контурах при пересечении их переменным магнитным полем. Ток, протекающий в контактной сети, создает магнитное поле в окружающем пространстве. В контуре смежный провод — земля переменным магнитным полем наводится ЭДС, значение которой определяется законом электромагнитной индукции для синусоидальных токов E = –ωФ, где Ф — магнитный поток под смежной линией в воздухе и земле.

216

Можно говорить о существовании воздушного трансформатора, первичная обмотка которого образована контактной сетью и землей, а вторичная обмотка — это контур смежная линия — земля.

Для обеспечения безопасности при работах на проводах, подверженных электромагнитному влиянию, предусматривают следующие защитные мероприятия:

–увеличивают расстояние между влияющим и подверженным влиянию проводами;

–заземляют изолированные от земли металлические конструкции сооружений, находящихся в зоне электромагнитного влияния (крыши вагонов с деревянными кузовами, крыши помещений стрелочных постов, трубопроводы и др.). Для повышения надежности эти сооружения соединяют с «землей» двумя специальными заземлителями;

–по фронту работ на расстоянии не более 200 м друг от друга на отключенную, подверженную электромагнитному влиянию линию завешивают заземляющие штанги. Расстояние между штангами выбирают исходя из того, чтобы наведенные потенциалы при этом не превышали по величине допустимые для человека. С целью повышения надежности контакта провода с «землей» с каждой стороны от работающих завешивают по две заземляющие штанги;

–для выравнивания потенциалов между проводами контактной сети и заземленными конструкциями, не связанными с рельсами, устанавливают шунтирующие перемычки.

5.8. Защита от статического электричества

Термин «статическое электричество» означает совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Электризация материалов часто препятствует нормальному ходу технологических процессов производства, а также создает дополнительную пожарную опасность в результате искрообразования при разрядах и наличия в помещениях, резервуарах и ангарах горючих паро- и газовоздушных смесей.

Электростатическая искробезопасность (ЭСиБ) — состояние объекта защиты, при котором исключена возможность возникновения пожара или взрыва от разрядов статического электричества. Элек-

217

тризация возникает главным образом в диэлектрических и плохо проводящих телах в результате трения друг о друга или соударения диэлектрических жидкостей с емкостями при переливании, а также в твердых диэлектриках при размельчении, просеивании и т.п.

Согласно теории контактной электризации тел, при соприкосновении двух разных диэлектрических веществ происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах еще и ионов) с образованием двойного электрического слоя с противоположными знаками электрических зарядов. Таким образом, между соприкасающимися телами, особенно при их трении, возникает контактная разность потенциалов. Интенсивность образования электрических зарядов зависит от различия диэлектрических свойств материалов, а также силы и скорости трения. Чем больше сила и скорость трения и сильнее различаются электрические свойства, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов. При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд. С увеличением расстояния между ними (при уменьшении электрической емкости системы) за счет совершаемой работы по разделению зарядов разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт. Например, при движении резиновой ленты транспортера в устройствах ременной передачи на ленте (ремне) и на роликах транспортера (шкивах) из-за некоторой пробуксовки возникают заряды противоположных знаков, а разность их потенциалов может достигать 45 кВ. Аналогично происходит электризация при сматывании (наматывании) тканей, бумаги, полиэтиленовой пленки и др.

В ряде случаев статическая электризация тела человека и затем последующий разряд с человека на землю или заземленное производственное оборудование, или электрический разряд с незаземленного оборудования через тело человека вызывают небольшие и очень кратковременные токи. Электротравмы при этом не возникают, однако, разряд, как правило, вызывает рефлекторное движение человека, что в ряде случаев может привести к резкому движению, падению человека с высоты.

При образовании заряда с большим электрическим потенциалом вокруг них создается электрическое поле повышенной напряженности, которое вредно для человека. При длительном пребывании его в таком поле наблюдаются функциональные изменения в цент-

218

ральной нервной, сердечно-сосудистой и других системах организма человека.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены в ГОСТ12.1.045-84 «Электростатические поля».

Применение средств защиты работающих обязательно в тех случаях, когда фактические уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах превышают 60кВ/м. Защита от статического электричества осуществляется двумя путями:

–уменьшением интенсивности образования электрических зарядов;

–устранением образовавшихся зарядов статического электричества.

Уменьшение интенсивности образования электрических зарядов достигается за счет снижения скорости и силы трения, различия в диэлектрических свойствах материалов и повышения их электропроводимости. Силы трения уменьшают смазкой, снижением шероховатости и площади контакта взаимодействующих поверхностей. Скорости трения ограничивают за счет снижения скоростей обработки и транспортировки материалов.

Поскольку интенсивность образования зарядов тем выше, чем меньше электропроводность материала, то желательно применять материалы с большей электропроводностью или повышать их электропроводность путем введения электропроводных (антистатических) присадок.

Так, для покрытия полов нужно использовать антистатический линолеум, желательно периодически проводить антистатическую обработку ковров, ковровых материалов, синтетических тканей и материалов с использованием препаратов бытовой химии.

Соприкасающиеся предметы и вещества предпочтительнее изготовлять из одного и того же материала или материалов, имеющих близкие значения диэлектрических проницаемостей, так как

вэтом случае не будет возникать контактная электризация. Устранение зарядов статического электричества достигается, прежде всего, заземлением корпусов оборудования. Заземление для отвода статического электричества можно объединять с защитным заземлением электрооборудования. Если заземление используется только для снятия статического электричества, то его электрическое сопротивление может быть существенно больше, чем для защитного сопротивления электрооборудования (до 100 Ом).

219

Влажный воздух имеет достаточную электропроводность, чтобы образующиеся электрические заряды стекали через него на землю. Поэтому во влажной воздушной среде электростатических зарядов практически не образуется, и увлажнение воздуха является одним из наиболее простых и распространенных методов борьбы со статическим электричеством.

Другой распространенный способ устранения электростатических зарядов — ионизация воздуха. Образующиеся при работе ионизатора ионы нейтрализуют заряды статического электричества. Таким образом, бытовые ионизаторы воздуха не только улучшают аэроионный состав воздушной среды в помещении, но и устраняют электростатические заряды, образующиеся в сухой воздушной среде на коврах, ковровых синтетических покрытиях, одежде.

В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться антистатическая обувь, антистатические халаты, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое заземление тела человека.

5.9. Молниезащита

Молния — это гигантский электрический искровой разряд между облаками или между облаками и земной поверхностью, проявляющийся обычно вспышкой света и сопровождающийся громом. Наиболее часто молнии возникают в кучево-дождевых облаках. Длина молнии может составлять несколько километров, диаметр — десятки сантиметров и длительность — десятые доли секунды. Энергия, выделяемая при ударе молнии, достигает многих миллиардов джоулей. Температура в канале молнии составляет по разным источникам от 10 до 30 тысяч градусов по Цельсию и даже более.

Плотность ударов молнии в землю зависит от региона земного шара, геологических, климатических и других факторов. На нашей планете есть места, где грозовая активность практически не прекращается, а есть места, где гроз не бывает десятилетиями. Существуют также закономерности в распределении ударов молнии. Количество гроз возрастает от полюсов земного шара к экватору. Кроме того, число молний резко сокращается в пустынях и увеличивается в регионах с интенсивными процессами испарения (во влажных тропических зонах плотность ударов молнии составляет до 20—30 разрядов на 1 км2 земли за год).

220