Когда через часть тела человека проходит ток более 30 мА, этот человек оказывается в серьезной опасности, если этот ток не отключить в течение очень короткого времени.
Защита людей от поражения электрическим током в электроустановках низкого напряжения должна осуществляться согласно соответствующим национальным стандартам, нормативным правилам, официальным рекомендациям и циркулярам. Соответствующие международные стандарты включают в себя МЭК 60364, МЭК 60479, МЭК 61008, МЭК 61009 и МЭК 60947-2.
1.1 Поражение электрическим током
Поражение электрическим током является патофизиологическим воздействием электрического тока, протекающего по телу человека.
Его протекание влияет в основном на мышечную, дыхательную функции и функцию кровообращения и иногда приводит к серьезным ожогам. Степень опасности зависит от величины тока, от частей тела, через которые проходит ток, и длительности протекания тока.
В издании стандарта МЭК 60479-1 1994 года определены 4 зоны в координатах «ток - длительность» протекания, для каждой из которых описаны патофизиологические эффекты (рис. F1). Любой человек, оказывающийся в контакте с металлической частью, находящейся под напряжением, рискует получить поражение электрическим током.
Кривая C1 показывает, что если ток силой свыше 30 мА проходит по телу человека от одной руки к другой, то вероятнее всего этот человек погибнет, если ток не отключить в течение относительно короткого времени.
Точка 500 мс/100 мА рядом с кривой C1 соответствует вероятности фибрилляции сердца порядка 0,14%.
Защита людей от поражения электрическим током в электроустановках низкого напряжения должна обеспечиваться согласно соответствующим национальным стандартам, нормативным правилам, официальным рекомендациям и циркулярам. Соответствующие международные стандарты включают в себя МЭК 60364, МЭК 60479, МЭК 61008, МЭК 61009 и МЭК 60947-2.
Зона AC-1: неощутимое воздействие
Зона AC-2: ощутимое воздействие
Зона AC-3: обратимые эффекты: мышечное сокращение
Зона AC-4: возможность необратимых эффектов
Зона AC-4-1: вероятность фибрилляции сердца до 5%
Зона AC-4-2: вероятность фибрилляции сердца до 50%
Зона AC-4-3: вероятность фибрилляции сердца свыше 50%
Кривая A: пороговый ощутимый ток Кривая B: пороговый ток мускульной реакции неотпускания Кривая C1: порог нулевой вероятности фибрилляции сердца Кривая C2: порог 5%-й вероятности фибрилляции сердца Кривая C3: порог 50%-й вероятности фибрилляции сердца
Рис. F1: Зоны воздействия протекания переменного тока через тело человека от его одной руки к другой в координатах «ток - длительность протекания»
1.2 Защита от поражения электрическим током
Основополагающее правило защиты от поражения электрическим током изложено в документе МЭК 61140, касающемся электрических установок и электрического оборудования. Опасные части, находящиеся под напряжением, должны быть недоступны, а доступные проводящие части не должны оказываться под опасным напряжением. Этот требование должно применяться при:
нормальных условиях;
одном коротком замыкании.
Защита при нормальных условиях соответствует защите от прямого прикосновения (базовая защита), а защита при одном коротком замыкании соответствует защите от косвенного прикосновения (защита от короткого замыкания). Усиленные защитные меры предусматривают защиту для обоих условий.
Часто требуются две меры защиты от опасности прямого прикосновения, поскольку на практике одна из них может отказать.
В стандартах и нормативных правилах различают два вида опасного прикосновения:
прямое прикосновение;
косвенное прикосновение и соответствующие им защитные меры.
1.3 Прямое и косвенное прикосновения
Прямое прикосновение
Прямое прикосновение относится к человеку, оказавшемуся в контакте с проводником, который в нормальных условиях находится под напряжением (рис. F2).
В стандарте МЭК 61140 вместо термина «защита от прямого прикосновения» используется термин «базовая защита». Правда, первый термин сохранен, по крайней мере, для сведения.
Косвенное прикосновение
Косвенное прикосновение относится к человеку, оказавшемуся в контакте с открытой проводящей
частью, которая обычно не находится под напряжением, но которая случайно оказалась под
напряжением (из-за повреждения изоляции или какой-то другой причины).
Ток короткого замыкания приводит к появлению на открытой проводящей части напряжения,
которое может оказаться опасным в случае контакта человека с этой открытой проводящей частью и
привести к протеканию через него тока прикосновения (рис. F3).
В стандарте МЭК 61140 вместо термина «защита от косвенного прикосновения» используется
термин «защита от короткого замыкания». Правда, первый термин сохранен, по крайней мере, для
сведения.
Рис. F2: Прямое прикосновение
Рис. F3: Косвенное прикосновение
2 Защита от прямого прикосновения
Для защиты от опасности прямого прикосновения обычно используются две взаимодополняющие меры:
Физическое предотвращение прикосновения к токоведущим частям посредством ограждений, изоляции, размещения вне досягаемости и др.
Дополнительная защита в случае, если происходит прямое прикосновение, несмотря на применение указанных выше мер или вследствие их отказа. Эта защита основана на использовании устройства защитного отключения (УЗО), обладающего высокой чувствительностью (Ian <30 мА)
и малым временем срабатывания. Такие устройства эффективны в большинстве случаев прямого прикосновения к токоведущим частям.
Международные (МЭК) и национальные стандарты часто различают два вида защиты:
полная (изоляция, ограждения);
частичная или специальная.
2.1 Меры защиты от прямого прикосновения
Защита посредством изоляции токоведущих частей
Такая защита состоит из изоляции, удовлетворяющей соответствующим стандартам (рис. F4). Краски, лаки и олифы не обеспечивают достаточную защиту от электрического поражения.
Рис. F4: Основная защита от прямого прикосновения посредством изоляции трехфазного кабеля
Защита посредством ограждений или оболочек
Эта мера широко используется, поскольку многие компоненты и материалы установлены в шкафах, узлах, панелях управления и распределительных щитах (рис. F5). Чтобы рассматриваться в качестве эффективной защиты от прямого прикосновения, такие устройства должны обеспечивать уровень защиты эквивалентный, по крайней мере, IP 2X или IP XXB (см. главу E, подраздел 4.4).
Кроме того, вскрытие защитной оболочки (открытие двери, вскрытие передней панели, выдвижение ящика и др.) должно осуществляться только:
с помощью ключа или специального инструмента, предусмотренного для этой цели;
после обесточивания токоведущих частей, защищенных данной оболочкой;
при наличии промежуточных экранов, которые можно снять только при применении специального ключа или инструмента. Металлическая оболочка и все съемные защитные металлические экраны должны быть подсоединены к проводу защитного заземления соответствующей электроустановки.
Частичные меры защиты
Защита посредством установки барьеров или размещения вне зоны досягаемости. Такая защита предназначается только для тех мест, к которым имеет доступ только квалифицированный или проинструктированный персонал. Возведение такого защитного барьера подробно рассмотрено в стандарте МЭК 60364-4-41.
Специальные меры защиты
Защита посредством использования безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН) или ограничения энергии разряда.
Рис. F5: Пример изоляции с помощью защитной оболочки
Эти меры используются только в маломощных цепях и при особых обстоятельствах (см. раздел 3.5).
Дополнительной мерой защиты от прямого прикосновения к токоведущим частям является использование устройств защитного отключения с минимальным током срабатывания, не превышающим 30 мА, которые называются УЗО с высокой чувствительностью.
Рис. F6: УЗО с высокой чувствительностью
2.2 Дополнительная мера защиты от прямого прикосновения
Все предыдущие защитные меры являются предупредительными. Однако, как показал опыт, по разным причинам они не могут рассматриваться как надёжные. Среди таких причин можно указать следующие:
отсутствие надлежащего обслуживания и ухода;
неосторожность, невнимательность;
обычный (или аномальный) износ изоляции, например, сгибание и истирание соединительных проводов;
случайное прикосновение к токоведущим частям;
погружение в воду и другая ситуация, в которой изоляция больше не является эффективной. Для того, чтобы в таких обстоятельствах защитить пользователей, применяются высокочувствительные быстродействующие устройства защитного отключения (УЗО). Их действие основано на обнаружении дифференциальных токов утечки на землю (которые могут пойти или не пойти через человека или животное). Они автоматически и с достаточной быстротой отключают цепи питания, предотвращая тем самым нанесение человеку электротравмы, в том числе с летальным исходом (рис. F6).
Эти устройства работают на принципе измерения дифференциального тока: любая разность между током, входящим в цепь, и током, выходящим из нее (в системе питания от заземленного источника) будет уходить на землю или через поврежденную изоляцию, или вследствие контакта заземленной части, например, через тело человека, с проводом, находящимся под напряжением. Стандартные устройства защитного отключения (УЗО), обладающие достаточной чувствительностью для защиты от прямого прикосновения, имеют номинальный дифференциальный ток срабатывания 30 мА.
В ряде стран эта дополнительная защита требуется для цепей питания штепсельных розеток, рассчитанных на ток 32 А и даже выше, если они установлены во влажных местах и/или на временных электроустановках (например, на строительной площадке). В разделе 3 главы N перечисляются различные распространенные места, в которых применение высокочувствительных УЗО является обязательным (в некоторых странах), но в любом случае такие устройства рекомендуется использовать в качестве эффективной защиты от прямого и косвенного прикосновений.
