3.5 Меры защиты от прямого и косвенного прикосновений без автоматического отключения питания
Применение системы безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН)
Системы БСНН применяются в тех случаях, когда эксплуатация электрического оборудования представляет серьезную опасность (плавательные бассейны, парки с аттракционами и т.д.). Данная мера основана на подаче питания сверхнизкого напряжения от вторичных обмоток изолирующих (разделительных) трансформаторов, специально разработанных в соответствии с национальными или международным (МЭК 60742) стандартами. Уровень импульсного напряжения, выдерживаемого изоляцией между первичной и вторичной обмотками, является очень высоким. Иногда между этими обмотками устанавливается заземленный металлический экран. Напряжение на вторичной обмотке никогда не превышает эффективного значения 50 В. Для того, чтобы обеспечить адекватную защиту от косвенного прикосновения, должны соблюдаться три условия эксплуатации:
Токоведущие проводники в системе БСНН не должны соединяться с землей.
Открытые проводящие части оборудования, питающегося от системы БСНН не должны соединяться с землей, другими открытыми проводящими частями или внешними проводящими частями.
Все токоведущие части цепей системы БСНН и других цепей более высокого напряжения должны быть разделены расстоянием, равным, по крайней мере, расстоянию между первичной и вторичной обмотками безопасного разделительного трансформатора.
Эти меры требуют того, чтобы:
В цепях системы БСНН использовались проводники, предусмотренные исключительно для них, если только в этих цепях не используются кабели, изолированные с учетом максимального напряжения других цепей.
Штепсельные розетки для системы БСНН не имели заземляющего контакта. Вилки и розетки для системы БСНН должны быть специальными, с тем чтобы исключить возможность непреднамеренного подключения к другому уровню напряжения.
Примечание: в нормальных условиях, когда БСНН менее 25 В, нет необходимости предусматривать защиту от прямого прикосновения. Конкретные требования рассмотрены в главе N, раздел 3 «Специальные места».
Использование заземленной системы безопасного сверхнизкого напряжения (ЗСНН) (рис. F21)
Система ЗСНН предназначена для общего применения там, где низкое напряжение необходимо или предпочтительно по причинам безопасности, за исключением мест повышенного риска, указанных ранее. По концепции она аналогична системе БСНН за исключением того, что вторичная цепь заземлена в одной точке.
Стандартом МЭК 60364-4-41 точно определены особенности и преимущества применения системы ЗСНН. Защита от прямого прикосновения обычно не требуется, если электрооборудование находится в зоне действия системы уравнивания потенциалов, и номинальное напряжение не превышает 25 В переменного тока при условии, что оборудование нормально эксплуатируется только в сухих помещениях и там, где возможна большая площадь контакта человеческого тела с частями, которые могут оказаться под напряжением. Во всех остальных случаях, когда не предусмотрена защита от прямого прикосновения, максимально допустимым напряжением является 6 В переменного тока.
Рис. F21: Подача низкого напряжения от безопасного разделительного трансформатора
Электрическое разделение цепей применяется для кабелей относительно небольшой длины и высокого уровня сопротивления изоляции. Его предпочтительно использовать для индивидуального электроприбора.
Рис. F22: Безопасное питание от разделяющего трансформатора класса II
Система функционального сверхнизкого напряжения (ФСНН)
В тех случаях, когда по условиям эксплуатации (функционирования) электроустановки используется напряжение 50 В или менее, и при этом выполняются не все требования, касающиеся применения систем БСНН и ЗСНН, то для обеспечения защиты от прямого и косвенного прикосновений должны применяться соответствующие меры, описанные в стандарте МЭК 60364-4-41, с учетом местоположения и использования этих цепей.
Примечание: такие условия могут, например, иметь место, когда цепь содержит оборудование, недостаточно изолированное относительно цепей с более высоким напряжением (трансформаторы, реле, дистанционные переключатели, контакторы и т.п.).
Электрическое разделение цепей (рис. F22)
Принцип электрического разделения цепей (обычно однофазных) для целей безопасности базируется на следующих принципах.
Два проводника от незаземленной однофазной вторичной обмотки разделяющего трансформатора изолируются от земли.
Если произошло прямое прикосновение к одному проводнику, то через человека, совершившего это, протечет лишь небольшой ток через землю и обратно к другому проводнику через свойственную этому проводнику емкость относительно земли. Поскольку емкость проводника относительно земли очень мала, то ток обычно ниже уровня ощущения. С увеличением длины кабеля цепи ток прямого прикосновения будет постепенно возрастать до величины, при которой произойдет опасное поражение электрическим током.
Даже если короткая длина кабеля предотвращает какую-либо опасность от емкостного тока, низкая величина сопротивления изоляции относительно земли может представлять опасность, поскольку в этом случае ток пройдет через человека, коснувшегося токоведущей части, через землю и обратно, к другому проводнику через низкое сопротивление изоляции этого проводника относительно земли. По этим причинам в системах разделения необходимо использовать относительно короткие хорошо изолированные кабели.
Специально для этой цели были разработаны трансформаторы с высокой степенью изоляции между первичной и вторичной обмотками или с эквивалентной защитой, например, с заземленным металлическим экраном, установленным между этими обмотками. Конструкция такого трансформатора соответствует требованиям изоляции класса II.
Как указывалось выше, для успешной реализации этого принципа требуется, чтобы:
Ни один проводник или открытая проводящая часть вторичной цепи не были соединены с землей.
Длина кабелей, подключенных к вторичной обмотке, была ограничена во избежание больших значений емкости.
Было обеспечено большое сопротивление изоляции кабелей и бытовых электроприборов. Эти условия обычно ограничивают применение этой меры безопасности уровнем отдельного бытового электроприбора.
В случае когда от разделяющего трансформатора питаются несколько электроприборов, необходимо следить за соблюдением следующих требований:
Открытые проводящие части всех электроприборов должны быть соединены изолированным защитным проводником, но не соединены с землей.
Штепсельные розетки должны иметь защитный (заземляющий) контакт. Такой защитный контакт используется в этом случае только для того, чтобы обеспечить соединение между собой всех открытых проводящих частей.
В случае второго короткого замыкания максимальная защита от сверхтока должна обеспечить автоматическое отключение в тех же условиях, которые требуются для заземления энергосистемы по схеме IT.
Оборудование класса II
Такие бытовые электроприборы также называются электроприборами с «двойной изоляцией», поскольку в бытовых электроприборах класса II помимо основной изоляции используется дополнительная изоляция (рис. F23). Открытые проводящие части бытового электроприбора класса II не должны соединяться с защитным проводником:
Большая часть переносного или полустационарного оборудования, определенные лампы и некоторые типы трансформаторов проектируются с двойной изоляцией. Важно соблюдать особую осторожность при использовании оборудования класса II и регулярно или достаточно часто проверять выполнение требований класса II (отсутствие повреждений внешней оболочки и др.). Электронные устройства, радио- и телеприемники имеют уровни электробезопасности, эквивалентные классу II, но формально они не относятся к электроприборам класса II.
Дополнительная изоляция электроустановок: более подробно необходимые меры для обеспечения дополнительной изоляции в процессе монтажа электроустановок описаны в стандарте
Условное обозначение:
МЭК 60364-4-41(подпункт 413-2) и в некоторых национальных стандартах, например, во французском стандарте NFC 15-100.
Простым примером является размещение кабеля в поливинилхлоридных (ПВХ) трубах. Описаны также способы изоляции для распределительных щитов.
Рис. F23: Принцип обеспечения изоляции класса II
В принципе, для обеспечения электробезопасности посредством размещения проводящих частей, к которым возможен одновременный доступ, вне зоны досягаемости или установки ограждающих барьеров требуется также непроводящий пол. Поэтому это является непростой задачей.
Для распределительных щитов и аналогичного оборудования в стандарте МЭК 60439-1 изложен перечень требований к так называемой «полной изоляции», эквивалентной классу II.
Во многих национальных стандартах некоторые кабели рассматриваются как эквивалентные классу II.
Размещение вне зоны досягаемости или установка барьеров
С помощью этих средств можно достичь крайне низкой вероятности прикосновения к открытой проводящей части, находящейся под напряжением, при одновременном касании сторонней проводящей части, находящейся под потенциалом земли (рис. F24). На практике эта мера может применяться лишь в сухих помещениях и реализуется при соблюдении следующих условий:
Пол и стена помещения должны быть непроводящими, т.е. в любой точке сопротивление относительно земли должно быть:
> 50 кОм (напряжение электроустановки У 500 В);
> 100 кОм (500 В < напряжение электроустановки У 1000 В).
Сопротивление измеряется с помощью приборов типа мегомметр (ручной генератор или электронный прибор с аккумуляторным питанием) между электродом, размещенным на полу или приставленным к стене, и землей (т.е. ближайшим защитным заземлителем). Давление на контрольную площадь электрода должно быть одинаковым при всех испытаниях. Различные производители измерительных приборов предлагают специальные электроды для своих собственных приборов, поэтому необходимо обращать внимание на то, чтобы используемые электроды соответствовали тем, которые входят в комплект данного измерительного прибора.
Незаземленные эквипотенциальные камеры относят к специальным электроустановкам, и их практическая реализация связана с рядом трудностей.
Незаземлённые эквипотенциальные камеры
Размещение оборудования и барьеров должно быть таким, чтобы исключалась возможность прикосновения человека одновременно к двум открытым проводящим частям или к открытой проводящей части и внешней проводящей части.
Открытый защитный проводник не должен вводиться в рассматриваемое помещение.
Входы должны быть устроены так, чтобы входящие в нее люди не подвергались опасности. Например, человек, стоящий на проводящем полу за пределами помещения, не имел возможности дотянуться через дверной проем до открытой проводящей части, доступ к выключателю освещения, установленному, например, в промышленной распределительной коробке.
Рис. F24: Защита размещением вне зоны досягаемости и установкой непроводящих барьеров
В такой схеме все открытые проводящие части, включая пол *, соединяются проводниками достаточно большого сечения с тем, чтобы не было значительного различия потенциалов между двумя точками. Пробой изоляции между токоведущей частью и металлическим корпусом электроприбора приведет к тому, что напряжение в этой «клетке» повысится до фазного напряжения, но ток короткого замыкания протекать не будет. В этих условиях человек, входящий в такую камеру, окажется в опасности (поскольку он ступит на пол, находящийся под напряжением). Для защиты персонала должны быть приняты соответствующие меры предосторожности (например, непроводящий пол на входе). Кроме того, требуются специальные защитные устройства для обнаружения пробоя изоляции в случае отсутствия значительного тока замыкания.
Рис. F25: Эквипотенциальное соединение всех одновременно досягаемых открытых проводящих частей
