Приложение А. Защита от косвенного прикосновения в TN-системе питания
Защита от косвенного прикосновения в TN-системе питания
(Выдержки из МЭК 60364-4-41:2001 и МЭК 60364-6-61:2001)
А.1 Общие положения
Защита от косвенного прикосновения должна обеспечиваться применением устройства защиты от короткого замыкания с время-токовой характеристикой, которое автоматически отключает питающие цепи или оборудование при замыкании между токоведущими частями и внешними незащищенными токопроводящими частями или проводником защиты в цепях или оборудовании за время размыкания. В зависимости от возникающих на машине токов короткого замыкания время размыкания не должно превышать 5 с.
Для цепей, в которые запитано или напрямую подключается через розетки переносимое вручную или носимое в процессе работы оборудование (например, розетки для подключения вспомогательного оборудования, см. 15.1), в таблице А.1 указано максимально допустимое время разъединения в зависимости от режима короткого замыкания.
Максимальное время разъединения для TN-систем
Время разъединения, с
А.2 Условия применения защиты путем автоматического отключения питания с помощью устройств защиты оттоков короткого замыкания
Характеристики устройств и сопротивление цепей защиты должны быть такими, чтобы при незначительных нарушениях сопротивления где-либо в электрооборудовании между фазным проводником и защитным проводником или внешними проводящими частями автоматическое отключение питания произошло в соответствующее время (не более 5 с или не более значений в соответствии с таблицей А.1). Следующие условия должны удовлетворять требованиям уравнения:
— ток, вызывающий автоматическое срабатывание разъединяющего защитного устройства за установленное время;
— номинальное напряжение переменного тока относительно потенциала земли.
Необходимо учитывать увеличение сопротивления проводников при коротком замыкании из-за повышения температуры (см. А.4.3).
А.3 Условия для защиты ограничением напряжения прикосновения менее 50 В
Если требования раздела А.2 недостаточны и требуется дополнительное защитное заземление как средство против достижения опасного уровня напряжения прикосновения, то условием для такой защиты, когда напряжение прикосновения не превысит 50 В, является условие ограничения значения сопротивления защитной цепи значением :
— сопротивление цепи защиты между РЕ зажимом (см. 5.2 и рисунок 2) и каким-либо оборудованием на машине или одновременно доступными внешними проводящими частями или/и сторонними проводящими частями.
А.4 Подтверждение соответствия условий по защите автоматическим отключением питания
А.4.1 Основные положения
Эффективность мер по защите от косвенного прикосновения автоматическим отключением питания в соответствии с разделом А.2 следует подтверждать:
— характеристики установленных защитных устройств визуальной проверкой уставок пределов срабатывания автоматических выключателей и токов вставок предохранителей, а также
А.4.2 Измерение сопротивления контура короткого замыкания
Измерение сопротивления контура короткого замыкания следует проводить с использованием измерительного оборудования, соответствующего требованиям МЭК 61557-3. Информация относительно точности результатов измерения и процедуры измерения должны быть соответственно определены в документации на измерительное оборудование.
Измерения должны быть выполнены тогда, когда оборудование подключено к питающей сети с некоторой частотой, соответствующей номинальной для источника питания, предназначенного для оборудования.
Измеренные значения сопротивления контура короткого замыкания должны соответствовать требованиям А.2
«Рисунок А.1. Типовая схема измерения полного сопротивления контура короткого замыкания»
А.4.3 Определение различий между измеренным значением сопротивления проводников и действительным значением в условиях короткого замыкания
Увеличение сопротивления проводников из-за роста температуры при протекании токов короткого замыкания должно удовлетворять следующему условию:
Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Что такое косвенное прикосновение и как защититься от него?
АгоВ одной из предыдущих статей мы уже рассказывали об опасности прямого прикосновения к токоведущим элементам и технических мерах защиты, используемых для предотвращения случайного прикосновения. В данной статье пойдет речь об опасности, которую представляет собой косвенное прикосновение. Собранные материалы позволят понять, чем оно отличается от прямого контакта и каким образом можно исключить нежелательные последствия.
Что такое косвенное прикосновение?
Под этим термином подразумевается поражение электротоком в результате прикосновения к открытым проводящим конструктивным элементам, на которых находится высокий потенциал в результате непредвиденной аварии. То есть, в штатной ситуации, эти элементы конструкции не представляли бы опасности для человеческой жизни, поскольку не находились бы под воздействием электрического тока.
Тем, кто предпочитает, чтобы определения технических терминов приводились дословно из нормативных документов, приведем цитату из ПУЭ (см. п. 1.7.12).
Определение косвенного прикосновения по ПУЭ, пункт 1.7.12
То есть в данном случае речь идет не о двойном замыкании, когда прикосновение происходит к двум фазам.
Примеры косвенных прикосновений
Приведем несколько примеров рассматриваемого прикосновения, встречающихся в быту и на производстве. Допустим, у электрочайника с металлическим корпусом произошло повреждение изоляции нагревательного элемента. В результате на корпусе образуется опасное напряжение прикосновения. Если взять такой чайник в руку, ничего не произойдет, поскольку в данном случае мы будем иметь дело с однополюсным прикосновением.
Ситуация резко изменится, если второй рукой коснуться смесителя, в этом случае образуется электрическая цепь, проходящая через тело человека (двухполюсное прикосновение). Это будет равносильно прямому контакту с нулем и фазой. Описанная угроза может исходить от многих бытовых приборов, например, пылесоса, накопительного водонагревателя (бойлера), стиральной машины и т.д.
Характерный пример на производстве – пробой изоляции фазного провода и его контакт с корпусом электроустановки. При одновременном прикосновении к металлической оболочке оборудования (где произошел пробой) и открытой, проводящей ток замыкания, конструкции с нулевым потенциалом, человек будет поражен электротоком. При нарушении изоляции нуля или защитного провода, максимум, что может произойти – однофазное замыкание, что приводит к отключению АВ.
Чем отличается прямое прикосновение от косвенного?
Определение обоих видов касаний приводится как в ПУЭ (см. п.1.7.11-12). Наглядные примеры обоих прикосновений приведены ниже.
Примеры прикосновений: 1) прямое; 2) косвенное
Как видно из рисунка, прямым типом называется прикосновение к неизолированным тоководам. В большинстве случаев это происходит по причине случайного прикосновения по не внимательности, ошибке или из-за опасного приближения к электроустановкам здания. В данном случае безопасность обеспечивается путем предотвращения случайного касания опасных токоведущих проводников. Для этого предусматриваются специальные технические меры защиты, такие как: установка ограждений, предупреждающих знаков и т.д.
Если рассматривать косвенное прикосновение, то оно происходит только при нештатной ситуации, когда нарушается изоляция токоведущих проводников. Это приводит к образованию фазного потенциала на корпусе установки и образованию опасных зон с током утечки. Для предотвращения прикосновения предусмотрены спецмеры, о которых пойдет речь далее.
Меры защиты
Учитывая, что угроза касания носит случайный характер, необходимы спецмеры для минимизации опасности, исходящей от электрического контакта с сторонними токопроводящими элементами, на которых находиться опасный потенциал. Список спецмер указан в ГОСТах 50571.1-93 и 30331.1-95, перечислим, что предлагают нормативные документы:
Рассмотрим более подробно, каждую из перечисленных мер защиты.
Заземление
В данном случае речь идет не о функциональном, а защитном заземлении. То есть, к ЗУ подключают токопроводящие поверхности оборудования, представляющие потенциальную опасность. Если сопротивление изоляции станет ниже допустимого, и в результате на корпусе образуется фазное напряжение. Прикоснувшись к такому корпусу установки, стоящий на земле человек подвергнется воздействию опасного напряжения равного потенциалу однофазного тока.
При подключении к ЗУ всех открытых токопроводящих поверхностей, представляющих возможную угрозу, описанная выше ситуация не произойдет, поскольку место касания будет с нулевым потенциалом.
Косвенное касание незаземленного и заземленного корпуса
Как видим, характер воздействия электрического прикосновения определяется сопротивлением цепи. В первом случае прикосновение с проводящим элементом приводит к прохождению электротока через тело человека. Во втором, сопротивление заземлителя значительно ниже, чем у человеческого тела, поэтому утечка идет через ЗУ.
Не следует рассматривать использование заземлителей в качестве панацеи, в некоторых случаях дополнительные требования могут исключать использование ЗУ.
Автоматическое отключение питания
При таком способе производится размыкание фазы (фаз) и нуля на вводе питания, то есть, осуществляется их одновременное отключение. Термин «автоматическое» подразумевает, что срабатывание происходит без участия человека. Система автоматического отключения (АО) может применяться совместно с заземлением или независимо от него. Скорость срабатывания защиты исчисляется десятыми долями секунды, что соответствует требованиям норм электробезопасности.
Данный способ широко применяется на производстве, например на линиях, от которых запитаны ручные электроинструменты, мобильные установки и т.д. В быту через устройства защитного отключения подается питание на накопительные водяные электронагреватели, посудомоечные и стиральные машины, а также другое оборудование.
С принципом работы и описанием основных характеристик УЗО Вы можете ознакомиться в более ранних публикациях на нашем сайте.
Уравнивание потенциалов
Под данным термином понимается подключение всех открытых токопроводящих элементов конструкции и оборудования к шине защитного заземления с нулевым потенциалом для обеспечения электробезопасности. С дословным описанием термина можно ознакомиться в ПУЭ (см. п. 1.7.32).
Приведем пример, допустим, в производственном цехе корпуса нескольких станков подключено к собственным ЗУ, в то время как остальное оборудование заземлено на шину PE. В результате такого неграмотного заземления при КЗ на корпус образуется разность потенциалов между открытыми токоведущими элементами заземленного и зануленного оборудования, что создаст серьезную угрозу для жизни.
Именно поэтому выдвигается требование уравнивания потенциалов, которое выполняется путем подключения открытых токопроводящих поверхностей к шине PE. Это исключает опасность при прикосновении к проводящим элементам.
Выравнивание потенциалов
Согласно определению в ПУЭ (см. п. 1.7.33) под выравниванием следует понимать уменьшение разности потенциалов на токопроводящем покрытии. То есть, фактически речь идет о снижении фактора воздействия, производимого шаговым напряжением. В качестве спецмеры закладываются проводники, подключенные к общему ЗУ через шину PE. Вместо них может применяться заземленное проводящее напольное покрытие.
Двойная или усиленная изоляция
Практически на любое оборудование, запитанное от сети до 1,0 кВ, может устанавливаться двойное или усиленное изоляционное покрытие (помимо основного, используемого для покрытия тоководов). При такой конструкции, если происходит снижение сопротивления в результате повреждения основной изоляции, дополнительный диэлектрик исключит касание токопроводящей поверхности. Соответственно, при проблемах с дополнительной изоляции, будет действовать основной изолирующий слой. Вероятность одновременного разрушения двух слоев крайне мала.
Допускается использовать двойную и усиленную изоляцию в качестве основной защиты от косвенного прикосновения. То есть, не задействуя другие меры защиты.
Малое (сверхнизкое) напряжение
Данный способ можно назвать универсальной мерой электробезопасности, соответственно, он работает и при косвенном прикосновении. Трансформатор, используемый для понижения напряжения, также играет роль гальванической развязки. Для сетей постоянного тока установлено значение сверхнизкого напряжения величиной 60,0 В, переменных источников питания – 25,0 В.
Данный вид защиты допускается использовать в качестве единственной меры электробезопасности для исключения угрозы прикосновения.
Электрическое разделение цепей
В данном случае речь идет о гальванической развязке, благодаря которой можно осуществлять передачу электроэнергии из одной цепи в другую при отсутствии прямого электрического соединения. Примеры разделения электроцепей приведены ниже.
Пример гальванической развязки при помощи трансформатора (1) и диодной оптопары (2)
Как видим, в первом случае гальваническая развязка осуществляется при помощи трансформатора, во втором – диодной оптопары.
Если отказаться от электрического разделения, то величина тока, протекающего из одной цепи в другую, будет ограничена их внутренним сопротивлением. Причем величина сопротивления будет незначительной. Образованные внутренними процессами выравнивающие токи, особенно в цепях большой протяженности, представляют серьезную угрозу при прикосновении.
Изолирующие помещения, зоны
Данный метод эффективен даже без наличия защитного заземления. Надежная изоляция стен и пола обеспечивает защиту при прямом и косвенном однополюсным прикосновении. Нижняя граница сопротивление изоляции помещения, для электроустановок с напряжением до 1,0 кВ, не должна опускаться ниже 100,0 кОм. Для оборудования, запитанного от электрической сети с напряжением не более 0,5 кВ обеспечивающая защиту сопротивление устанавливается в пределах 50,0 кОм.
Совмещение методов и дополнительные меры.
В большинстве своем перечисленные выше методы защиты могут быть использованы совместно. Но иногда это недопустимо, например, установка в зоне изоляции защитных проводников подключенных к ЗУ, приведет к нарушению равной величине потенциалов. Приведенный пример является скорее исключением, но он лишний раз указывает, что при выборе из доступных к одновременному использованию дополнительных мер защиты необходимо проявлять осторожность.
Похожие материалы на сайте:
Защита при косвенном прикосновении
Меры защиты от прямого прикосновения
1.7.67. Основная изоляция токоведущих частей должна покрывать токоведущие части и выдерживать все возможные воздействия, которым она может подвергаться в процессе ее эксплуатации. Удаление изоляции должно быть возможно только путем ее разрушения. Лакокрасочные покрытия не являются изоляцией, защищающей от поражения электрическим током, за исключением случаев, специально оговоренных техническими условиями на конкретные изделия. При выполнении изоляции во время монтажа она должна быть испытана в соответствии с требованиями гл.1.8.
В случаях, когда основная изоляция обеспечивается воздушным промежутком, защита от прямого прикосновения к токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние, в том числе в электроустановках напряжением выше 1 кВ, должна быть выполнена посредством оболочек, ограждений, барьеров или размещением вне зоны досягаемости.
1.7.68. Ограждения и оболочки в электроустановках напряжением до 1 кВ должны иметь степень защиты не менее IP 2X, за исключением случаев, когда большие зазоры необходимы для нормальной работы электрооборудования.
Ограждения и оболочки должны быть надежно закреплены и иметь достаточную механическую прочность.
Вход за ограждение или вскрытие оболочки должны быть возможны только при помощи специального ключа или инструмента либо после снятия напряжения с токоведущих частей. При невозможности соблюдения этих условий должны быть установлены промежуточные ограждения со степенью защиты не менее IP 2X, удаление которых также должно быть возможно только при помощи специального ключа или инструмента.
1.7.69. Барьеры предназначены для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ, но не исключают преднамеренного прикосновения и приближения к токоведущим частям при обходе барьера. Для удаления барьеров не требуется применения ключа или инструмента, однако они должны быть закреплены так, чтобы их нельзя было снять непреднамеренно. Барьеры должны быть из изолирующего материала.
1.7.70. Размещение вне зоны досягаемости для защиты от прямого прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ может быть применено при невозможности выполнения мер, указанных в 1.7.68-1.7.69, или их недостаточности. При этом расстояние между доступными одновременному прикосновению проводящими частями в электроустановках напряжением до 1 кВ должно быть не менее 2,5 м. Внутри зоны досягаемости не должно быть частей, имеющих разные потенциалы и доступных одновременному прикосновению.
В вертикальном направлении зона досягаемости в электроустановках напряжением до 1 кВ должна составлять 2,5 м от поверхности, на которой находятся люди (рис.1.7.6).
Рис.1.7.6. Зона досягаемости в электроустановках до 1 кВ: S — поверхность, на которой может находиться человек; B — основание поверхности S;
— граница зоны досягаемости токоведущих частей рукой человека, находящегося на поверхности S; 0,75; 1,25; 2,50 м — расстояния от края поверхности S до границы зоны досягаемости.
Указанные размеры даны без учета применения вспомогательных средств (например, инструмента, лестниц, длинных предметов).
1.7.71. Установка барьеров и размещение вне зоны досягаемости допускается только в помещениях, доступных квалифицированному персоналу.
1.7.72. В электропомещениях электроустановок напряжением до 1 кВ не требуется защита от прямого прикосновения при одновременном выполнении следующих условий:
При выполнении автоматического отключения питания в
электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть
присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена
система TN, и
заземлены, если применены системы IT или TT. При этом характеристики защитных аппаратов
и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось
нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным
аппаратом в соответствии с номинальным фазным напряжением питающей сети.
В электроустановках, в которых в качестве защитной меры
применено автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание
потенциалов.
Для автоматического отключения питания могут быть применены
защитно-коммутационные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на
дифференциальный ток.
Защита от косвенного прикосновения: основные меры защиты с пояснениями
В прошлой статье мы говорили о понятии косвенное прикосновение. Напомню, косвенным называют прикосновение к частям электроустановки, которые не должны быть под напряжением в рабочем режиме, но оказались под напряжением в результате аварийной ситуации.
Примером из быта, может послужить, так называемый, пробой изоляции проводки холодильника на корпус. Касаясь такого корпуса, человек попадает под напряжение с протеканием тока через руку-ногу в пол.
При малых токах, результатом такой аварийной ситуации может стать проблема «холодильник бьет током», а при больших токах, если не выполнена защита от косвенного прикосновения, может быть серьезное поражение электрическим током.
Защита от косвенного прикосновения
Защита от косвенного прикосновения должна применяться во всех электроустановках напряжением 50В (переменное напряжение) и 120В (постоянное напряжение).
Основная задача защиты от косвенного прикосновения это выполнения основного правила зашиты от поражений элеткротоком, вовремя отключить питание опасной цепи, чтобы избежать поражения.
1. Автоматическое отключение электрического питания за безопасное время. Это значит, что в цепи, должны быть предусмотрены все меры, чтобы электропитание цепи отключилось автоматически при аварии или опасной ситуации. На практике это установка устройств автоматического отключения (автоматов защиты) и устройств защитного отключения (УЗО).2. Создание систем уравнивания и выравнивания электрических потенциалов токопроводящих приборов и устройств. Иначе, физическое соединение всех частей, которые могут проводить ток, с заземляющей шиной. 3. Использование кабелей и шнуров с двойной или усиленной изоляцией;4. Применение малых (сверх низких) напряжений. Данная мера направлена на намеренное снижение напряжения цепи в целях безопасности. Например, использование понижающих трансформаторов 220/40В на стройплощадках. Изделия из нержавейки
Следующие меры
5. Защитное разделение электроцепей. Эта мера предполагает, установку разделяющих трансформаторов для цепей в опасных зонах. Например, установка разделяющего трансформатора на электрическую цепь в ванной (мокрой) комнате.
Важная мера защиты
6. Электроустановка и её части должны быть заземлены. Иначе, соединение частей установки, проводящих ток, с потенциалом земли. В качестве заземлителей могут использоваться и применяться искусственные и естественные заземлители.
Схемы заземления выбираются по типу электропитания и обозначаются, как системы заземления:
TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) – питание от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлителями присоединенными к нейтрали.
Данные системы заземления исторически наиболее применяемые в России и СНГ. Более подробно обсудим их в следующих статьях. Здесь кратко, система TN предполагает, что электропитание осуществляется от трансформатора, общая точка обмоток которого заземлена.
Заземление частей самой электроустановки (дома, подъезда, квартиры, производства) осуществляется подсоединением провода заземления к нейтрали трансформатора. В зависимости от фактической точки подсоединения к нейтрали разделяют схемы TN-C, TN-S, TN-C-S.
TT – питание от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлителями не присоединенными к нейтрали;
Данная система не характерна для нашей страны. Однако, находит применение в загородном строительстве индивидуального домостроения.
IT – система заземления питание от источника с изолированной нейтралью.
Данная система заземления, по своей автономности, стоит рядом с системой TT. Во всех документах они так и описываются в паре, отдельно от системы TN.
Стоит отметить, что системы TT и IT более широко распространены на западе, именно по этому, им больше внимание уделяется в МЭК, чем в ПУЭ