Текст
                    О.И. Тихомиров, Г.К. Зальцман, А.П. Пронин
ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ
ПО ОХРАНЕ ТРУДА.
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Рекомендовано
Управлением кадров и учебных заведений
Федерального агентства железнодорожного транспорта
в качестве учебного пособия для студентов вузов
железнодорожного транспорта
Москва
2005

УДК 658.382.3.656.2.001.2 ББК 65.9(2)248 И 622 Инженерные решения по охране труда. Электробезопасность: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / О.И. Тихомиров, Г.К. Зальцман, А.П. Пронин. — М.: Маршрут, 2005. — 88 с. ISBN 5-89035-201-6 Изложены инженерные решения по обеспечению электробе- зопасности на предприятиях железнодорожного транспорта и в транспортном строительстве. Приведены необходимые спра- вочные и нормативные данные, а также методики расчета за- щитного заземления и зануления электроустановок. Даны ре- комендации по организации безопасной эксплуатации электро- установок. Изложены основные правила электробезопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифи- цированных железных дорогах. Материал представлен в виде примеров технических решений. Предназначено для студентов вузов железнодорожного транс- порта при работе над разделом «Охрана труда» дипломного про- екта, может быть полезно студентам инженерных специальнос- тей технических вузов, учащимся техникумов при дипломном проектировании, а также инженерно-техническим работникам в области охраны труда. УДК 658.382.3.656.2.001.2 ББК 65.9(2)248 Рецензенты: гл. конструктор проекта ФГУПа ЭЖД ОАО «РЖД» Е.Н. Горожанкина; зав. кафедрой «Безопас- ность жизнедеятельности» МИИТа д-р техн, наук проф. М.А. Шевандин. ISBN 5-89035-201-6 © Коллектив авторов, 2005 © УМЦ по образованию на железнодо- рожном транспорте, 2005 © Издательство «Маршрут», 2005
ВВЕДЕНИЕ Структура данного пособия отличается от традиционной структу- ры учебников соответствующей тематики и большинства других по- собий. Чем это обусловлено? Авторы изначально предполагали, что студенты будут его использовать не столько при изучении теоретичес- ких вопросов электробезопасности в процессе обучения (что, естествен- но, не возбраняется), сколько при написании дипломного проекта. При работе над дипломом студент сталкивается как минимум с двумя слож- ностями. Во-первых, он не представляет, какие требования предъявля- ются к содержанию, объему и глубине проработки раздела «Охрана труда». Во-вторых, пользуясь учебниками, он не может выполнить не- обходимые расчеты из-за отсутствия в них справочных данных, а, при- бегая к справочникам, испытывает определенные затруднения, так как последние предназначены для квалифицированных специалистов в области электроснабжения и поэтому сложны для восприятия. В пособии приведены всего четыре примера, но они тем не менее охватывают все основные типы задач, которые могут вставать перед дипломником. Прежде всего, студенту необходимо определить, ка- кой из перечисленных ниже примеров следует выбрать за прототип. Пример 1. «Проектирование системы зануления для участка мой- ки изделий». В нем рассматриваются следующие подразделы: 1. Ха- рактеристика условий труда для участка мойки изделий. 2. Выбор методов и средств обеспечения безопасности. 3. Назначение элемен- тов зануления и требования к ним (назначение нулевого защитного проводника и заземления нулевой точки трансформатора, повтор- ного заземления нулевого защитного проводника). 4. Требования к устройству проектируемой сети зануления (нулевой провод, нейтраль источника тока и заземление нейтрали, повторные заземления, пре- дохранители, выбор сечений проводников и защитной аппаратуры). 5. Расчет на отключающую способность автоматической защиты. Пример 2. «Анализ и выбор технических способов и средств обеспе- чения электробезопасности для ремонтного предприятия». Перечислим вопросы, рассматриваемые в этом примере: 1. Обеспечение защиты от случайного прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением (защитное заземление, зану- ление, защитное отключение; сверхнизкое напряжение, электрическое 3
разделение сетей). 2. Обеспечение требований электробезопаснос- ти к ручным электрическим машинам. 3. Проектирование системы зануления для участка ремонта тележек (назначение и принцип дей- ствия, особенности зануления однофазных электроприемников, выбор номинальных токов плавких вставок предохранителей и се- чений проводов, проверка условий срабатывания защитного аппа- рата при однофазном замыкании). 4. Измерение параметров зану- ления и заземления (измерение параметров заземлителей, измере- ние петли фаза-нуль). Пример 3. «Разработка мер обеспечения электробезопасности для башенного крана». Этот пример включает в себя следующие подраз- делы: 1. Требования нормативных документов к обеспечению элект- робезопасности башенных кранов и рельсовых подкрановых путей. 2. Анализ и выбор способов и средств обеспечения электробезопас- ности. 3. Расчет заземления. 4. Разработка рекомендаций по обеспе- чению электробезопасности в процессе эксплуатации башенного кра- на (организационные меры обеспечения электробезопасности, изме- рение сопротивления заземлителей). Пример 4. «Разработка мер по обеспечению электробезопасно- сти при производстве путевых работ на электрифицированных железных дорогах». Пример включает в себя: 1. Общие требова- ния к организации безопасного выполнения работ. 2. Разработка мер по обеспечению электробезопасности (при одиночной смене рельсов и других путевых работах без снятия напряжения с кон- тактной сети, при работах со сплошной сменой рельсов, при сме- не стрелочных переводов с применением дрезин, при смене стре- лочных переводов с применением путеукладочного или стрелово- го крана со снятием напряжения с контактной сети). 3. Определе- ние требований электробезопасности при работе путевых машин и использовании путевого электрифицированного инструмента. При выборе прототипа следует ориентироваться в большей сте- пени на изложенные в примере способы обеспечения безопасности (например, что используется: зануление или заземление), чем непос- редственно на объект проектирования. Скажем, 1-й пример можно использовать, если объектом проектирования является цех металло- обработки, участок деревообработки, любое оборудование с элект- роприводом и т.д. То есть, темой дипломного проекта студента, со- 4
риентировавшегося на этот пример, вовсе не обязательно должен быть участок мойки изделий. Используя какой-то конкретный пример из пособия для работы над своей темой, студент может и не заглядывать в другие приме- ры. Поэтому, наверное, оправданы некоторые повторы, которые иногда имеют место в разных примерах. Причем авторы в таких случаях старались изложить материал по-другому и привести от- личные друг от друга рисунки. При чтении пособия целиком или при написании раздела с использованием материалов из двух при- меров это позволяет более четко уяснить соответствующие поло- жения. При этом студент может выбрать тот способ изложения, который ему кажется более удачным. Поскольку темы дипломных проектов могут быть весьма разнооб- разными, в конце пособия приведен список литературы, включающий более шестидесяти наименований, что позволит читателю при необ- ходимости найти подробные ответы на возникающие у него вопросы. 5
Пример 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАНУЛЕНИЯ ДЛЯ УЧАСТКА МОЙКИ ИЗДЕЛИЙ 1. Характеристика условий труда для участка мойки по опасности поражения людей электрическим током Возможность поражения людей электрическим током во многом за- висит от состояния окружающей среды в помещении. Характеристика про- изводственных помещений по условиям среды определяется в соответствии с Правилами устройств электроустановок ПУЭ ( Приложение 1). Помеще- ние, в котором размещены моечные машины, можно считать особо сы- рым, так как в процессе работы ( особенно при загрузке и разгрузке маши- ны) в него поступают горячие пары, которые конденсируются на стенах и окнах здания, на другом оборудовании. Остатки горячего раствора с очи- щенных изделий сложной конфигурации иногда проливаются на пол. Кроме того, при приготовлении моющих растворов может исполь- зоваться каустическая и кальцинированная сода, некоторые другие хи- мические компоненты. Применение водяного пара для нагрева раство- ра может привести к повышению температуры в помещении даже при исправной вентиляции и наличии теплоизоляции на баках машины, по- вышает температуру и поступление в помещение нагретых в машине изделий. Поэтому согласно классификации помещений (условий работ) по опас- ности поражения электрическим током (Приложение 2), помещение, в котором размещается моечный участок, относится к особо опасным. 2. Выбор методов и средств обеспечения электробеэопасности В трехфазных четырехпроводных сетях до 1000 В с глухозаземлви- ной нейтралью (в том числе и в сети напряжением 380/220 В, которая получила наибольшее распространение для электроснабжения промыш- 6
ленных предприятий и используется на рассматриваемом ремонтом предприятии) в качестве основного способа защиты от поражения электрическим током применяют зануление. Защитным занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нор- мально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтра- лью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глузо- заземленным выводом источника однофазного тока, с глузозаземлен- ной средней точкой источника в сетях постоянного тока. Занулению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформа- торов, аппаратов, электрических шкафов, щиты, металлические обо- лочки силовых кабелей, металлические трубы электропроводки, кор- пуса переносных электроприемников и т.п. Нейтраль (нейтральная точка обмотки источника тока) — точка, напряжение которой относительно всех внешних выводов обмотки оди- наково. Ее напряжение относительно земли при равенстве фазных на- пряжений равно нулю. Нейтраль имеется у трехфазных источников, обмотка которых соединена звездой. Глухозаземленной нейтралью на- зывается нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротив- ление. Проводник, присоединенный к нейтральной точке, называется нейтральным проводником, а присоединенный к нулевой точке (т.е. в случае заземления нейтрали) — нулевым. Схема, поясняющая принцип действия зануления и назначение от- дельных элементов, приведена на рис. 1.1. Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ назы- вается проводник, используемый для питания электроприемников, соеде- ненный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника одно- фазного тока. Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называ- ется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и живот- ных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный про- водник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником. Совме- щенным нулевым защитным и нулевым рабочим проводником (PEN) в электроустановках до 1кВ называется проводник, сочетающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. 7
Назначение зануления — это устранение опасности поражения то- ком в случае прикосновения к корпусу электроустановки и к другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряже- нием вследствие замыкания на корпус. Основная цель зануления — снижение вероятности поражения электрическим током путем сокра- щения времени возможного воздействия тока на человека. Принцип действия заключается в превращении пробоя на кор- пус в однофазное короткое замыкание, что вызывает отключение электроустановки в результате срабатывания защиты (перегорания плавкой вставки предохранителя или срабатывания автоматичес- кого выключателя соответствующей фазы). В качестве защитной аппаратуры могут быть использованы: плавкие предохранители; магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой (тепловым реле); автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем; автоматы с комбинированными расцепителями (имеющими также тепловой элемент), осуществляющие защиту одновременно от то- ков короткого замыкания и перегрузки. Рис. 1.1. Схема, поясняющая значение элементов зануления 8
3. Назначение элементов зануления и требования к ним 3.1. Назначение нулевого защитного проводника Как видно из рис. 1.1, а, защитный нулевой провод служит для соз- дания цепи с малым сопротивлением, что и обеспечивает большой ток короткого замыкания /. з при пробое одной из фаз на корпус. Сила этого тока должна быть достаточной для срабатывания защиты и отключения поврежденной установки, поэтому, согласно ПУЭ [38], проводимость нулевого провода должна быть не менее 50 % от фазного. Величина тока короткого замыкания должна удовлетворять следую- щему условию: Ас.З — 'АгЛ.ВСТ’ (1-1) где I — номинальный ток плавкой вставки или ток срабатывания автомата; к — коэффициент запаса (к = 3 для плавкой вставки, к = 1,25...1,4 — для автоматических выключателей, причем для автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем при номинальном токе, равным и менее 100 А, Л'=1,4ипри1 > 100 А к = 1,25). 3.2. Назначение заземления нулевой точки (нейтрали) трансформатора Заземление служит для защиты в случае пробоя изоляции между обмотками высшего и низшего напряжения трансформатора. Кроме того, оно снижает разность потенциалов между зануленным оборудованием и землей при случайном замыкании одной из фаз на землю. Как видно из рис. 1.1, б, при случайном замыкании фазы на землю (при случай- ном обрыве и падении провода, при нарушении изоляции кабеля, про- ложенного в земле, или проводов, проложенных по металлическим за- земленным конструкциям) между землей и зануленным оборудовани- ем при отсутствии заземления нейтрали может возникнуть напряже- ние, близкое по величине к фазному напряжению сети, что вызывает опасность поражения при случайном прикосновении человека к корпу- су. Эта опасность будет сохраняться до обнаружения и ликвидации замыкания на землю или отключения сети. Если нейтраль заземлена, то при замыкании одной из фаз на зем- лю большая часть тока пойдет не через человека (R = 1000 Ом), а 9
через заземление нейтрали (Ro = 4 Ом). Без этого заземления нуле- вой провод в подобной ситуации лишь увеличивал бы опасность, образуя с человеком единую цепь с малым сопротивлением. 3.3. Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника Повторное заземление, во-первых, снижает напряжение на корпусе при замыкании на него фазы до момента отключения электроустанов- ки, во-вторых, уменьшает опасность поражения при обрыве нулевого магистрального провода и замыкании фазы на корпус за местом обры- ва. В этом случае поврежденная установка автоматически не отключит- ся. Но наличие повторного заземления приводит к снижению потенци- ала на корпусе. Как видно из рис. 1.1, в, здесь возникает цепь тока через землю (через Rn и Ro), в результате чего снизится потенциал на корпусе: „ _ т R _ р Ткорп 7зм пп D D ЛП ~ ~ • Лп + Л0 2 Если принять Rn = R0, то <ркорп~ 0,5С7ф Таким образом, благодаря наличию повторного заземления сохраняется замкнутая для тока цепь (через землю), что и приводит к снижению напряжения на корпусах за местом обрыва при замыкании фазы на корпус примерно в два раза. Согласно ПУЭ, повторное заземление должно выполняться на вво- дах в здание и на концах ВЛ (или ответвлений) длиной более 200 м. В кабельных линиях повторные заземления не требуются, так как обрыв нулевого провода в них маловероятен. Для всех повторных заземлителей должно выполняться условие [RJ < 10 Ом, а для каждого в отдельности [Rn;] < 30 Ом. 3.4. Недостатки зануления 1. Обрыв нулевого провода может быть вовремя не замечен, а уста- новка при этом будет продолжать работать. 2. Нулевой защитный проводник создает условия для выноса потенциала на все зануленные электропотребители, что создает оп- ределенную опасность поражения током, особенно в случае замы- кания на корпус одного из этих электропотребителей. 10
3. В результате ошибок монтажа корпус может оказаться под- ключенным к фазе через нулевой защитный провод. 4. Требования к устройству проектируемой сети зануления 4.1. Нулевой провод Нулевой защитный провод прокладывают от щита рас- пределительного устройства, на который выведена нулевая точка тран- сформатора, по трассе фазных проводов и возможно ближе к ним. На воздушных линиях электропередач (ВЛ) нулевой защитный про- водник обычно не прокладывают. Его роль выполняет нулевой рабочий провод, подвешиваемый на тех же опорах, что и фазные провода. Этот провод должен быть изготовлен из того же материала, что и фазные, и иметь полную проводимость, которая составляет не менее половины проводимости фазного. В цепи нулевых защитных проводников в отличие от нулевых рабочих не должно быть разъединяющих приспособлений (рубильника) и пре- дохранителя. В цепи нулевых рабочих проводников, которые одновремен- но служат и для целей зануления, допускается применять разъедини- тельные приспособления, но последние одновременно с отключением нулевого проводника должны отключать и фазные проводники. Не до- пускается устанавливать плавкие предохранители в нулевом проводе на участках, где он используется как защитный, так как в этом случае за точкой обрыва может оказаться напряжение, равное фазному. В качестве нулевых защитных проводников могут использоваться металлические конструкции здания и подкрановые пути (рис. 1.2). Рис. 1.2. Использование металлических конструкций производственного назначения (подкрановых путей, каркасов распределительных устройств, галерей, шахт лифтов, подъем- ников, элеваторов и т д. в качестве нулевых защитных проводников) 11
Чтобы уменьшить сопротивление цепи тока короткого замыкания, защитный нулевой провод соединяют со всеми заземленными метал- лическими конструкциями: арматурой железобетонных строительных конструкций, металлоконструкций производственного назначения и т.д. Для уравнивания потенциалов в тех помещениях, где применяет- ся зануление, зануляют также все строительные и производственные металлоконструкции и трубопроводы всех назначений. Соединения нулевого провода до защищаемого корпуса выпол- няются сварными. Нулевой провод соединяется со всеми заземлен- ными металлическими конструкциями, создающими параллельные цепи короткого замыкания: металлическими конструкциями зданий, подкрановыми путями, стальными трубами электропроводок, свинцовыми и алюминиевыми оболочками кабелей, металлически- ми трубопроводами, проложенными открыто, исключая трубопро- воды для горючих и взрывоопасных смесей. Эти проводники могут служить и в качестве единственного нулевого провода, если по про- водимости удовлетворяют приведенным ниже требованиям. 4.2. Нейтраль источника тока (трансформатора) и заземление нейтрали На стороне вторичной обмотки трансформатора нейтраль должна быть присоединена к заземлителю и выведена на щит управления рас- пределительного устройства. В качестве заземляющего проводника для присоединения к заземлителю обычно используется полосовая сталь, сечение которой зависит от мощности трансформатора, но не должно быть меньше 24 мм2 при прокладке в здании и меньше 48 мм2 при про- кладке в земле. Заземление нейтральной точки источника, хотя и имеет значение для электробезопасности, но все же является не защитным заземлением, а рабочим, то есть необходимым для обеспечения определенных усло- вий работы электроустановки в нормальном и аварийном режимах. 4.3. Повторные заземления В качестве заземлителей для повторных заземлений нулевого про- вода должны быть использованы в первую очередь естественные за- землители, например подземные части опор, металлические и железо- 12
бетонные конструкции сооружений, находящиеся в земле и т.п. Если естественные заземлители отсутствуют или их сопротивление превы- шает нормируемое значение, сооружают искусственные заземлители. 4.4. Предохранители Предохранители применяют для защиты электроустановок от токов короткого замыкания. По конструктивному выполнению предохранители можно разделить на две группы: с наполнителем (наполненные мелкозернистым кварцевым пес- ком) и без наполнителя. Наиболее распространенными предохранителями, применяемыми для защиты электроустановок напряжением до 1000 В, яв- ляются: ПР2—предохранитель разборный; НПН—насыпной предохрани- тель неразборный; ПН2—предохранитель насыпной разборный. Предохранители по сравнению с другими аппаратами защиты (ав- томатическими выключателями) обладают рядом преимуществ, к кото- рым относят меньшую стоимость, простоту и надежность в эксплуа- тации. К недостаткам следует отнести обеспечение ими защиты в ос- новном от токов короткого замыкания и в меньшей степени от токов перегрузок, одноразовость действия. Селективность (избирательность) защиты плавкими предохрани- телями магистральной линии с ответвлениями достигается последова- тельным возрастанием номинального тока плавких вставок на отдель- ных участках линии по мере приближения к пункту питания. Плавкие вставки предохранителей выдерживают токи на 30 — 50 % выше номинальных токов вставки в течение 1 ч и более. При токах, превышающих номинальный ток плавких вставок на 60—100 %, они плавятся меньше чем 1 ч. Плавкие предохранители делят на инерционные (с большой тепловой инерцией, т.е. способные выдерживать значительные кратковременные перегрузки, типа ИП) и безынерционные (с малой тепловой инерцией, т.е. с ограниченной способностью к перегрузкам, типа НПН, ПН2). Номинальным током плавкой вставки называют ток, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы в нормальном режиме. В предохранителе может использоваться плавкая вставка с номинальным током, меньшим номинального тока предохранителя. 13
Номинальный ток плавкой вставки /_с[ для инерционных предо- хранителей определяется только по значению длительного расчет- ного тока линии I : дл I >1 . вот дл Номинальный ток плавкой вставки для безынерционного предо- хранителя должен удовлетворять дополнительно и второму условию: вот пуск ’ где а—коэффициент снижения пускового тока, который при редких и легких пусках, например, электродвигателей металлообрабатывающих станков, вентиляторов, насосов, принимается не более 2,5, а при тяжелых пусках, например электродвигателей кранов, центрифуг а = 1,6...2,0. Эти коэффициенты вводятся при выборе плавких вставок для электродвигателей со значительными пусковыми токами, превышающими номинальные токи. Из типичной характеристики предохранителя (рис. 1.3) видно, на- пример, что плавкая вставка не перегорает: при кратности тока менее к < 2,5 и времени действия короткого замыкания t < 8 с; при крат- ности тока к < 1,6 и времени t < 10 с. Кроме того, номинальные токи плавких вставок должны соот- ветствовать: а) кратностям допустимых длительных токов К^, б) кратностям токов однофазных замыканий в сетях с зеземлен- ной нейтралью. Рис. 1.3. Характеристика предохранителя 14
4.5. Выбор сечений проводников и защитной аппаратуры От силового распределительного щита, установленного в цехе, получают электрическое питание все стационарные электроустанов- ки (технологическое оборудование) цеха, включая электродвигатель насоса моечной машины. Если в дипломном проекте выполняется электротехническая часть проекта, то параметры магистрали от трансформаторной подстанции до электрощита определяются из соответствующего раздела проекта. В про- тивном случае эти данные могут приниматься приблизительно исходя из общей нагрузки на линию или на основании реальных данных, получен- ных на преддипломной практике. В нашем случае принимается, что суммарная установленная номи- нальная мощность электроустановок в цехе составляет 120 кВт. Воз- душная линия (ВЛ) длиной Lj = 250 м (от трансформатора до силового распределительного щита цеха) выполнена из алюминиевых проводов сечением 50 мм1 2 каждый (три фазных провода и один нулевой). Линия питается от трансформатора 400 кВА, 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток треугольник—звезда ( AIY )'. Необходимо определить номинальный ток плавких вставок и выб- рать сечения проводов для электродвигателя насоса исходя из условий нагрева и соответствия номинальному току срабатывания защиты. 1. Для выбора плавких вставок предохранителей следует прежде всего определить номинальный ток, А, электродвигателя: г НОМ _ ^эл.дв — А-1000 л/з • С7Н, • cos а где U —номинальное напряжение. В; А—мощность электродвигателя, кВт; cos а — коэффициент мощности. Для подачи моющего раствора из бака к гидрантам моечной машины служит центробежный насос с приводом от асинхронного электродвигателя серии 4А напряжением (7н = 380 В с числом оборо- 1В последнее время чаще используются трансформаторы 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток звезда-звезда. 15
тов н = 3000 мин ', тип 4А160М2. По справочным данным (Прило- жение 4), для этого электродвигателя мощность составляет N = = 18,5 кВт, коэффициент мощности cosa = 0,92, а коэффициент перегрузки р (отношение пускового тока электродвигателя к но- минальному току) составляет В = С/“ ЭЛ .ДБ/ ЭЛ .ДБ = 7,5; Т пуск _ ЭЛ .ДБ — I8’5-1000 =31,2А. 3 -380-0,92 2. Далее необходимо определить пусковой ток электродвигателя: СУ.дв = Сда-в = 31,2-7,5 = 234А. Находим номинальный ток, А, плавкой вставки: гном гпуск / ^пл.вст. эл.ди/'7-' где а — коэффициент режима работ. Для двигателей с частыми включениями (например, кранов) а = 1,6 ... 2,0, для двигателей с редкими пусками (например, конвейеров, насосов или вентиляторов) а - 1 ... 2,5. Принимаем а = 2. -Свет = 234/2 = 117А. По Приложению 3 принимаем плавкую вставку серии ПН2-250 с номинальным током 100 А при напряжении сети 380 В. Помещение, в котором размещено моечное оборудование, исполь- зующее водные растворы щелочи и синтетических моющих средств, не является взрыво- и пожароопасным, поэтому принимаем, что линия си- ловой сети от распределительного щита будет прокладываться в по- мещении, бронированным четырехжильным кабелем с алюминиевыми жилами с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке2. 2 Согласно ПУЭ, для взрывоопасных зон классов В-I и В-П для силовых и осветительных сетей должны применяться провода и кабели с медными жилами. 16
Сечение проводов и кабелей для напряжения до 1000 В по усло- вию нагрева определяется из таблиц (см. Приложения 6—8) в зави- симости от расчетного значения длительно допустимой токовой нагрузки при нормальных условиях прокладки (/нормдоп). При этом должно соблюдаться два условия: по нагреву длительным расчетным током 1^: I >1 ; (1.2) по соответствию выбранному аппарату максимальной токовой защиты I >к I , (1.3) норм.доп защ защ 7 7 где Л'защ — коэффициент защиты, т.е. отношение длительно допустимого тока для провода или кабеля к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата; 1защ — номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата А. Значения к определяют в зависимости от назначения принятого вида защиты, характера сети, изоляции проводов, кабелей и условий их прокладки (см. Приложение 5). Согласно ПУЭ, сети делят на две группы: защищаемые от перегрузки и токов короткого замыкания (к.з.) и защищаемые только от токов к.з. Защите от перегрузки подлежат сети: а) внутри помещений, проложенные защищенными изолированными проводниками с горючей оболочкой; б) внутри помещений, проложенные защищенными проводниками в трубах, в несгораемых строительных конструкциях и т.п., а имен- но в следующих случаях: осветительные — в жилых и общественных зданиях, служебно- бытовых помещениях промышленных предприятий, а также сети для бытовых и переносных электроприемников в пожароопасных производственных помещениях; си ловые — на промышленных предприятиях, когда по условиям технологического процесса может возникать длительная перегруз- ка проводов и кабелей; всех видов — во взрывоопасных помещениях. Все остальные сети не требуют защиты от перегрузки и защища- ются только от токов короткого замыкания. 17
Для линии, идущей к электродвигателю насоса, установленного в невзрывоопасной зоне помещения длиной L, = 50 м, сечение про- водов подбирают по длительному току исходя из условия (1.2) с последующей проверкой (1.3). Следовательно, из условия (1.2) / > 31,2 А. Для выбранного ранее типа кабеля (четырехжильного с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке) опреде- ляют по таблице (см. Приложение 7) сечение жилы равным 6 мм2, для которого допустимая токовая нагрузка равна 32 А. Выбран- ное сечение проверяют по коэффициенту защиты из условия (1.3). Для невзрыво- и непожароопасных зон для сетей, не требующих за- щиты от перегрузки с использованием в качестве защитного аппарата предохранителей, к^щ = 0,33 (Приложение 5) /защ =/плн°“= 100 А, Под- ставляя числовые значения в формулу (1.3), получим: ^защ ’ Лащ = 0’^3 • 100 = 33 > /доп = 32А, т.е. требуемое условие не выполняется, поэтому окончательно выбира- ют сечение провода равным 10 мм2, для которого /|оп = 42 А. Сечение РЕ проводников должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2,16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2, 50 % сечения фазных проводников при больших сечениях [38]. Согласно вы- шесказанному выбираем для проводников РЕ провод сечением 10 мм2. 5. Расчет на отключающую способность автоматической защиты Расчет зануления включает в себя расчет на отключающую спо- собность и расчет заземления нейтрали и повторных заземлителей. Ограничимся расчетом на отключающую способность3. Схема сети к решаемой задаче приведена на рис. 1.4. Для автоматического отключения электроустановки при замыкании фазы на корпус должно выполняться условие (1.1).Чтобы проверить его выполнение, необходимо в первую очередь определить расчет- ную величину тока однофазного короткого замыкания / ’При необходимости расчет заземлений можно выполнить, воспользовавшись методикой, изложенной в примере 3 данного пособия. 18
400 кВ-A 380/220 L, = 250 м К другим электроустановкам рассматриваемого цеха Рис. 1.4. Схема сети для питания электродвигателя насоса моечной машины Полная расчетная схема зануления на отключающую способность приведена на рис. 1.5, а. В этой схеме Zt, Z , Zh — полные сопротивле- ния соответственно трансформатора, фазного и нулевого проводни- ков; X — внешнее индуктивное сопротивление петли (контура фаза— нуль); Ro и Rn — активные сопротивления заземлений нейтрали транс- форматора и повторного заземления нейтрали. Рис. 1.5. Расчетная схема зануления в сети переменного тока на отключающую способность: а — полная; б — упрощенная Примем следующие упрощения. Во-первых, будем пользоваться не комплексной, а действительной формой выражения для расчета тока короткого замыкания (это дает небольшую погрешность в сто- рону уменьшения тока короткого замыкания, т.е. в сторону запаса с точки зрения обеспечения безопасности). Во-вторых, поскольку R. и Rn , как правило, велики по сравнению с другими сопротивле- ниями цепи, то можно не принимать во внимание параллельную 19
ветвь, образованную ими. Тогда расчетная схема упростится (рис. 1.5, б), а действительное значение (модуль) тока короткого за- мыкания, Ом, может быть определено по формуле = к'3' + (L4) где Zt — полное сопротивление обмотки трансформатора; Zn — полное сопротивление петли фаза—нуль; Zn=^n2+Z2 , здесь Rn — полное активное сопротивление; Хп — полное индуктивное сопротивление. В практике проектирования принято значения Zn и ZJ3 складывать арифметически. Это дает небольшую погрешность (до 5 %) в сторону уменьшения тока короткого замыкания, т.е. в сторону запаса. Полное сопротивление обмотки трансформатора Z можно опре- делить по справочным данным (см. Приложение 9). Для нашего слу- чая Zy = 0,056 Ом. Полное активное сопротивление для проводников из цветных ме- таллов (меди, алюминия) определяется по формуле4 + ^нул = Sc,- —, где — активное сопротивление фазных проводов; R — активное сопротивление нулевого провода; р — удельное сопротивление /-го участка проводника, Ом-мм2/м, равное 0,018 — для меди, 0,028 —для алюминия; /.— длина /-го проводника, м; 5 — поперечное сечение z-го проводника, мм2. Таким образом, для первого участка электрической сети (от транс- форматора до распределительного щита цеха), считая, что S' = 50 мм2. 250 250 Ra, i=0,028--= 0,14 Ом и i=0,028--------= 0,14 Ом. ф.1 50 н.1 50 4Порядок определения активного и внутреннего индуктивного сопротивления стальных проводников, в частности, нулевого защитного проводника, рассмотрен в примере 2. 20
Для второго участка сети (от распределительного щита до мо- ечной машины) ТЪр =0,028—= 0,14Ом и R э = 0,028— = 0,14 Ом. ф2 10 10 Полное активное сопротивление проводников составит: /?„ = 0,14 + 0,14 + 0,14 + 0,14 = 0,56 Ом. Полное индуктивное сопротивление петли фаза—нуль X=ХДХ +Х , п ф нул вн где Хф, Хнул — внутреннее индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводов. Для медных и алюминиевых проводников (т.е. и в нашем случае) этими значениями пренебрегают, так как они сравнительно малы (около 0,0156 Ом/км). Для стальных проводников их определяют с помощью таблиц (см. пример 2); — внешнее индуктивное сопротивление петли фаза— нуль, которое в основном определяется взаимоиндукцией между фазным и нулевым проводом. Погонное (в расчете на 1 км линии) внешнее индуктивное сопротивление находят по формуле Хпог = 0,1256 In—, d где D — расстояние между проводами линии, м; d — диаметр провода круглого сечения, м. Из этого уравнения видно, что X зависит в основном от D, по- скольку d изменяется в незначительных пределах (с увеличением рас- стояния между проводами растет сопротивление). Поэтому в целях уменьшения внешнего индуктивного сопротивления петли фаза—нуль нулевые защитные проводники целесообразно прокладывать совмес- тно с фазными проводниками или в непосредственной близости от них. Нерационально вместо такой прокладки нулевого провода использо- вать так называемый внутренний заземляющий контур, проложенный вдалеке от фазных проводов по стенам помещения (в отличие от сети с изолированной нейтралью, где он обычно применяется). При малых значениях D, т.е. когда фазный и нулевой провода расположены в непосредственной близости друг от друга, сопро- тивление Jfnor незначительно, и им можно пренебречь (это возмож- 21
но, если в качестве нулевого защитного проводника используются: алюминиевая оболочка кабеля; стальная труба, в которой проло- жены фазные провода; четвертая жила кабеля, если провода совме- стно проложены в трубе и т.п.). Поэтому в нашем случае для второго участка сети (четырехжиль- ный кабель, проложенный в помещении) можно принять Хвп{Г) = 0, а следовательно, и Хп(Т) = 0. В приближенных расчетах погонное внешнее индуктивное сопро- тивление Упо| принимают равным 0,3 Ом/км для внутренней проводки (если нулевой проводник проложен отдельно от фазного), для внешней проводки (воздушных линий)—Jfnor = 0,6 Ом/км (это соответствует рас- стоянию между проводами 0,7—1,0 м, которое обычно бывает между нулевым проводом и наиболее удаленным фазным на ВЛ). Таким образом, для первого участка рассматриваемой сети -^n(l) = ^вн(1) = -^пог ’ А = ’ 0,250 = 0,15 Ом. Полное индуктивное сопротивление петли фаза—нуль для рассмат- риваемого случая составитX =0,15 Ом. В результате произведенных расчетов можно определить значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего по петле фаза— нуль при замыкании фазы на корпус двигателя, 4 з =----------?2° = 346 А. 0,056/3 + д/0,562 + 0,152 Выводы. Условие (1.1) соблюдается, и вычисленное значение тока однофазного короткого замыкания I превышает наименьшее допус- тимое по условиям срабатывания защиты (/с • / и [ (_с[ = 3 100 = 300 А). Нулевой защитный проводник выбран правильно, т.е. отключа- ющая способность системы зануления обеспечена. Примечание. Расчет заземления нейтрали источника питания и повторного заземления выполняется аналогично расчету защитного заземления электроустановок (см. пример 3). 22
Пример 2. АНАЛИЗ И ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ РЕМОНТНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Рассмотрим участок ремонта тележек локомотивного депо. На участке имеется следующее основное оборудование: моечные машины для рам тележек, колесных пар, корпусов букс и роликовых подшипников; стенды для дефектоскопии колесных пар и рам тележек; токарный станок; буксосъемники; индукционные нагреватели для мон- тажа букс с подшипниками; станок для шлифовки шеек колесных пар; гайковерты; электросварочные установки; ручной электроинструмент и др. Практически все они являются источниками потенциальной опас- ности поражения работающих электрическим током и требуют разра- ботки специальных мер по обеспечению электробезопасности. 1. Обеспечение защиты от случайного прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением Номенклатура видов защиты от действия электрического тока приведена в ГОСТ 12.1.019-79*. Электробезопасность должна обеспечиваться: конструкцией электроустановок; техническими способами и средствами защиты; организационными и техническими мероприятиями. Ограничимся рассмотрением технических способов и средств защиты. Для защиты от случайного прикосновения к пюковедущим частям (прямое прикосновение) необходимо применять: защитные оболочки; защитные ограждения; безопасное расположение токоведущих частей; изоляцию токоведущих частей (рабочую, дополнительную, усилен- ную, двойную); изоляцию рабочего места; малое напряжение; защитное отключение; предупредительную сигнализацию, блокировку, знаки безопасности. 23
Более подробно проанализируем основные методы и средства за- щиты от случайного прикосновения к непюковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением, например, из-за повреждения изо- ляции (косвенное прикосновение). 1.1. Защитное заземление В сетях напряжением до 1000 В защитное заземление используется в трехфазных сетях с изолированной нейтралью. Для локомотивного депо, как и для большинства других производственных предприятий с разветвленной сетью, применяется трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной нейтралью. Поэтому в качестве основной меры защиты должно применяться не защитное заземление, а зануление. 1.2. Защитное зануление Зануление — это преднамеренное электрическое соединение с ну- левым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. На проектируемом участке занулению подлежат корпуса практически всех стационарных электроустановок (технологического оборудования), а в некоторых случаях и корпуса ручных электрических машин. Более подробно зануление будет рассмотрено далее. 1.3. Защитное отключение Защитное отключение — это быстродействующая защита, обеспе- чивающая автоматическое отключение электроустановки при возник- новении в ней опасности поражения человека током. Существуют раз- личные конструкции устройств защитного отключения (УЗО), т.е. при- боров и аппаратов, применяемых в схемах защитного отключения. Чаще всего защитное отключение применяется тогда, когда по каким-либо причинам трудно осуществить эффективное заземление или зануление, например, для передвижных электроустановок, для районов с пло- хопроводящими грунтами и т.д. В нашем случае по экономическим со- ображениям можно ограничиться применением системы зануления. 24
1.4. Сверхнизкое (малое) напряжение Для повышения безопасности в целом ряде случаев можно ис- пользовать сверхнизкое (малое) напряжение, не превышающее 50 В для переменного и 120 В постоянного тока. Для переменного тока стандартные значения составляют 12, 24, 36 и 42 В. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных перенос- ные электрические светильники должны иметь напряжение не выше 50 В. При работах в особо неблагоприятных условиях (в металлической емкости, на токопроводящем полу, в колодцах) необходимо использо- вать переносные лампы, работающие при U= 12 В. На участке ремонта тележек наиболее опасные условия с точки зре- ния опасности поражения электрическим током возникают при ремонте и обслуживании моечной машины ММД-12. Машину периодически от- ключают для прочистки сопел гидрантов внутри камеры, а также для очистки баков машины от накопившихся там загрязнений. Эти работы выполняются вручную в условиях повышенной сырости и при нали- чии остатков щелочного раствора. Рабочим приходится спускаться внутрь бака и непосредственно в камеру машины. В таких условиях приходится использовать переносные лампы, работающие при напря- жении 12 В. В качестве источников малого напряжения можно применять акку- муляторы, гальванические элементы и понижающие трансформаторы (рис. 2.1). Рис. 2.1. Схема получения малого напряжения с помощью понижающего трансформатора 25
В случае использования понижающего трансформатора возмо- жен пробой изоляции между первичной и вторичной обмоткой. Для защиты от перехода высокого напряжения на вторичную обмотку трансформатора корпус трансформатора и один из выводов вторич- ной обмотки заземляются (в сетях с изолированной нейтралью) или соединяются с нулевым проводом первичной сети (в сетях с глухо- заземленной нейтралью). В нашем случае необходимо выполнить зануление. Кроме того, трансформатор не следует размещать бли- же 5 м от места использования электроприемника. Штепсельные соединения для включения в сеть понижающего трансформатора должны быть снабжены специальными контактами для присоеди- нения нулевого проводника. Конструкция этого штепсельного со- единения должна исключать возможность использования токове- дущих контактов для зануления. В цепи первичной обмотки транс- форматора устанавливается предохранитель. Присоединение ручных светильников или электроинструмента к понижающим трансформаторам может быть глухим или штеп- сельным. В последнем случае запрещается использовать розетки и вилки обычного типа. Они должны по своей конструкции отличать- ся от розеток и вилок для напряжений 220 В. Область применения малых напряжений ограничена аппарата- ми небольшой мощности (переносными лампами, местными светильниками, ручным электроинструментом). Запрещается получать малое напряжение с помощью автотранс- форматора и добавочного гасящего резистора (рис. 2.2), так как один из проводов в этом случае все равно будет иметь относительно земли большой потенциал (при неблагоприятных условиях до 220 В). Рис. 2.2. Недопустимые схемы получения малого напряжения 26
1.5. Электрическое разделение сетей Электрическое разделение сетей — это деление сети на отдель- ные гальванически не связанные между собой участки через разде- лительный трансформатор (как правило, с коэффициентом транс- формации один к одному). Электрическое разделение сетей используют в электроустановках напряжением до 1000 В, эксплуатируемых в условиях с особой или по- вышенной опасностью, например, для передвижных электроустановок, и для ручного электрифицированного инструмента. Разделительный трансформатор изолирует электроприемник от об- щей сети и сети заземления (рис. 2.3), предотвращая воздействие на него возникающих в сети тока утечки, емкостных проводимостей, за- мыканий на землю, т.е. исключая обстоятельства, повышающие веро- ятность электропоражения. Прикосновение человека к корпусу в этом случае не является опас- ным даже при замыкании на него одного из фазных проводов обмотки, так как из-за незначительной емкости питающего кабеля относительно земли ток, проходящий через человека, будет ничтожно мал. Ток через человека будет протекать только в том случае, если стекая с ног в землю, он будет иметь возможность, пройдя по земле, снова вернуться в обмотку трансформатора. Рис. 2.3. Схема включения разделяющего трансформатора при использовании электрического разделения сети 27
В сетях с заземленной нейтралью этот ток возвращается в транс- форматор через заземляющее устройство нейтрали, а в сетях с изоли- рованной нейтралью—через емкость линии. При использовании разделительного трансформатора ток, возвра- щающийся во вторичную обмотку, будет очень мал, т.к. нейтраль об- мотки изолирована от земли, а емкость проводов очень мала, поскольку их протяженность незначительна. Практически участок сети переходит в режим работы с изолированной нейтралью. Таким образом, электробезопасность повышается за счет двух факторов: а) уменьшения вероятности повреждения изоляции, так как цепь мала (поэтому активное сопротивление изоляции R всегда будет большим); б) малой емкости С проводов, что и обеспечивает большое емкост- ное сопротивление проводов относительно земли: Хс=1/2#-С. От разделительного трансформатора можно питать только один элек- троприемник. При подключении двух электроприемников во втором возможен пробой на корпус другой фазы, и тогда человек, прикос- нувшийся к двум корпусам, окажется под действием большого напря- жения, причем сопротивление пола и обуви не будет играть никакой роли, а замыкание одной из фаз на корпус своевременно может быть и не установлено. Вторичную обмотку разделительного трансформатора и присоеди- ненные к нему приборы никогда не заземляют (не зануляют). Для проектируемого участка использование электрического раз- деления сетей целесообразно в случае применения различного ручного электроинструмента большой мощности при наличии условий повы- шенной опасности или при особо опасных условиях. 2. Обеспечение требований электробезопасности к ручным электрическим машинам (электроинструменту) Ручные электрические машины бывают I, II, III классов. В машинах класса I защита от поражения обеспечивается как основ- ной изоляцией, так и заземлением (занулением) токопроводящих ча- стей. Эти машины имеют зажим или контакт для присоединения к за- 28
земляющему проводу или к нулевому защитному проводу. Такие ма- шины может применять лишь производственный персонал (их нельзя продавать населению). В помещениях без повышенной опасности их можно применять без заземления или зануления, но с обязательным использованием средств индивидуальной защиты (СИЗ). Этого мож- но не делать, если выполнить подключение через разделительный трансформатор. В помещениях с повышенной опасностью машины класса I должны быть заземлены или занулены (в зависимости от режима работы нейтрали сети), и обязательно должны использоваться изолирующие защитные средства как основные, так и дополнитель- ные (диэлектрические перчатки, галоши, коврики). В особо опасных помещениях, вне помещений (для наружных работ) и при наличии особо неблагоприятных условий такие машины вообще применять не допускается. Для присоединения однофазного электроинструмен- та шланговый кабель должен иметь три жилы: две для питания, одну для заземления (зануления). Для присоединения трехфазного инст- румента применяется четырехпроводной кабель, одна жила которо- го служит для заземления (зануления). Машины класса II имеют двойную или усиленную изоляцию. В слу- чае использования двойной изоляции их корпус должен иметь знак «квадрат в квадрате». Эти машины не заземляют и не зануляют (они не имеют соответствующего элемента в виде клеммы или винта для под- ключения защитного проводника). В машинах класса III защита обеспечивается путем питания от ма- лого напряжения (не более 50 В). Конструкция их штепсельных вилок не должна допускать включения в розетку с напряжением более 42 В. Работать с электроинструментом класса I могут лица с квалификационной группой не ниже II. 3. Проектирование системы зануления для участка ремонта тележек 3.1. Назначение и принцип действия зануления Назначение зануления заключается в устранении опасности по- ражения током в случае прикосновения к корпусу электроустанов- ки и другим металическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус. 29
Принцип действия зануления — превращение пробоя на корпус в од- нофазное короткое замыкание, т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводником, с целью вызвать большой ток, способный обес- печить срабатывание защиты и тем самым отключить поврежденную элек- троустановку от питающей сети. Такой защитой, например, являются плавкие предохранители и автоматы максимального тока. Принципиальная схема зануления в сети трехфазного тока с за- земленной нейтралью приведена на рис. 2.4. Рис. 2.4. Принципиальная схема зануления 3.2. Особенности зануления однофазных электроприемникон Для однофазных электроприемников (переносных светильников, руч- ного электроинструмента) зануление корпуса следует выполнять с по- мощью отдельного (третьего) проводника, как это показано на рис. 2.5 а. Этот провод прокладывается до магистрального нулевого провода (т.е. до ближайшего места, где тот закреплен неподвижно). Использовать для зануления однофазных электроприемников нулевой рабочий про- вод, как это показано на рис. 2.5 б, запрещается, т.к. при случайном его обрыве окажутся под фазным напряжением либо все присоединенные к нему корпуса за местом обрыва (обрыв А), либо корпус, в нулевом про- воде которого произошел обрыв (обрыв Б). В нулевом проводе запре- щается устанавливать однополюсный выключатель и предохранители. 30
Правильно Неправильно Рис. 2.5. Схемы зануления однофазных электроприемников Согласно ПУЭ, зануление переносных электроприемников долж- но осуществляться специальной жилой (третьей — для электроприем- ников однофазного тока). Сечение этой жилы должно быть равным сечению фазных проводников. Использование для этой цели нулевого рабочего проводника, в том числе расположенного в общей оболоч- ке, не допускается. В случае применения двойной изоляции соответствующие металли- ческие корпуса таких изделий не требуют заземления или зануления. 3.3. Выбор номинальных токов плавких вставок предохранителей и сечений проводов Электродвигатели различного технологического оборудования, ус- тановленного на участке ремонта тележек, подключены к распредели- тельному щиту (с плавкими предохранителями), который получает пи- тание от трансформаторной подстанции. В частности, к щиту подключены электродвигатели, установлен- ные на моечной машине ММД-12 (для приводов насоса подачи мою- щего раствора и механизма перемещения тележки внутрь камеры). Технические характеристики электродвигателей приведены в табл. 2.1. Режим работы двигателей исключает возможность длительных перегрузок, условия пуска легкие. 31
Таблица 2.1 Технические характеристики электродвигателей, установленных на моечной машине ММД-12 Номер по порядку Тип электро- двигателя Номинальная мощность, кВт Номиналь- ный ток, А Кратность пускового тока Пусковой ток, А 1 АО-82-4 40,0 73,1 6,0 437,0 2 АО-51-4 4,5 7,7 6,0 46,2 Для электродвигателя № 1 требуется определить номинальные токи плавкой вставки предохранителей и выбрать сечение прово- дов и кабеля исходя из условий нагрева и соответствия токам сра- батывания защитного элемента. Решение этой задачи сводится к следующему. 1. По пусковому (кратковременному) току с учетом коэффициента ре- жима работ (от 1,6—для двигателей с частыми включениями, до 2,5 — для двигателей с редкими включениями) определяется номинальный ток плавкой вставки/ : пл.вст Ли.вс, =437/2.5 = 174 А. По Приложению 3 принимаем плавкую вставку серии ПН2-250 с номинальным током 150 А. 2. Для линий, идущих к электродвигателям, установленным в не- взрывопожароопасной зоне, сечения проводов подбирают по длитель- ному номинальному току / исходя из условия, что он должен быть меньше допустимого / для выбранного сечения, т.е. У Oil - ^ДЛ ’ (2.1) затем проверяют условие соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты /до и — ^защ ’ ^пл.вст’ (2.2) где А'защ — кратность допустимого длительного тока для провода по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя (Приложение 5); /пл вст — номинальный ток плавкой вставки, А. 32
Таким образом, расчетное значение допустимого тока линии из выражения (2.1): /|оп > 73,1 А. Для случая прокладки трех одножильных проводов в од- ной трубе подбираем провода с алюминиевыми жилами сечением 25 мм2, для которых допустимая токовая нагрузка равна 80 А (см. Приложение 6). Для условий задачи проверяем выбранное сечение по коэффи- циенту защиты аппарата. Для сетей, не требующих защиты от перегрузки при использовании предохранителей, каащ = 0,33 (см. Приложение 5). Так как I = 80 А, ДОП ^защ • Лш.вст = 0,33 • 150 = 49,5 А, то условие (2.2) выполняется. 3.4. Проверка условий срабатывания защитного аппарата при однофазном замыкании Проверим, обеспечена ли отключающая способность зануления в се- ти для электродвигателя № 1 насоса подачи моющего раствора. В качест- ве нулевого защитного проводника по периметру помещения, в котором расположен проектируемый участок, проложена стальная полоса сече- нием 50x4 мм. Длина фазных алюминиевых проводов сечением 25 мм2 (как было установлено расчетом) и стальной полосы для зануления от электродвигателя до распределительного щита составляет L, = 50 м. Расстояние от распределительного щита до трансформаторной подстанции примем равным = 200 м. Воздушная линия электропе- редач состоит из трех проводов с алюминиевыми жилами сечением 95 мм2 (фазные проводники) и одного провода с алюминиевыми жи- лами сечением 50 мм2 (нулевой проводник). Линия питается от транс- форматора 400 кВА, 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток 17К . Решение этой задачи сводится к следующему. Проверяется соблюдение условий срабатывания защиты: Лс.З — ' Ды.ВСТ’ (2.3) где I — ток короткого замыкания. А; I — номинальный к.з 1 77 пл.вот ток плавкой вставки, А; к — коэффициент кратности номинально- го тока плавкой вставки предохранителя, принимаемый равным 3. 33
Таким образом, необходимо по формуле (2.3) определить наи- меньшее допустимое по условиям срабатывания защиты значение затем действительное (расчетное) значение тока короткого за- мыкания (I ), который будет проходить по петле фаза—нуль, и срав- нить их. Наименьшее допустимое значение тока для двигателя № 1 составляет: /кз = 3-150 = 450 А. Расчетное значение тока короткого замыкания, Ом, определяется по формуле г ^к.з /---------о------------------Т ’ ZT/3 + /Яф + Лн)- + (Аф + Ан + Авн)- где Zt — полное сопротивление трансформатора; Аф — активное сопротивление фазного провода; Ан — активное сопротивление нулевого проводника; Хф—внутреннее индуктивное сопротивление фазного проводника; Хн — внутреннее индуктивное сопротивление нулевого проводника; Хвн— внешнее индуктивное сопротивление петли фаза—нуль. Чтобы определить расчетное значение тока короткого замыкания для условий задачи, необходимо: 1. По справочным данным (Приложение 9) найти полное сопротив- ление трансформатора—Zt = 0,056 Ом. 2. Вычислить сопротивление фазного и нулевого защитного проводников на участке от электродвигателя до распределительного щита (L, = 50 м). Для фазного провода величина активного сопротивления равна: Яф(2) = 0,028 Ц = 0,056 Ом, так как удельное сопротивление проводника для алюминия со- ставляет 0,028 Ом-мм2/м (для меди 0,018), длина проводника 50 м и сечение проводника 25 мм2. Величиной внутреннего индуктивного сопротивления фазного про- вода пренебрегаем, так как используется алюминиевый провод, т.е. 34
Для нулевого защитного проводника ожидаемый ток короткого за- мыкания /цащ • ^пл.вст = 3-150 = 450 А. Ожидаемая плотность тока в стальной полосе сечением 50 х 4 составит 450/(50-4) =2,25 ~ 2,0 А/мм2. Погонное активное сопротивление для стальной полосы сече- нием 50 х 4 по справочным данным (Приложение 11) составит /?НПО| = 1,24 Ом/км, а погонное внутреннее индуктивное сопротивление про- водника — 3/нпог= 0,74 Ом/км. Тогда искомое активное сопротивление полосы составит 7?н(Т) = = 1,24 0,05 = 0,62 Ом, а индуктивное сопротивление Хк = 0,74 0,05= = 0,037 Ом. Внешнее индуктивное сопротивление 1 км петли фаза—нуль'. X = 0,6 Ом/км, значит X = 0,6 0,05 = 0,03 Ом. п.пог 7 7 вн(2) 7 7 3. Определить сопротивление фазного и нулевого проводников на участке от трансформатора до распределительного щита (Д = 200 м): для фазного провода *ф(1) = 0,028 ™ = 0,059 Ом и Аф(1) = 0; для нулевого провода Лн(1) =0,0281^ = 0,112 Ом и Аф(1) = 0. Внешнее индуктивное сопротивление петли фаза—нуль в практи- ческих расчетах можно принять равным 0,6 Ом/км, т. е. в рассматрива- емом случае Ан(1) = 0,6 0,2 = 0,12 Ом. 4. Найти действительное значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего по петле фаза—нуль. Активное сопротивление фазного проводника от электродвигателя до трансформатора составляет /?ф = 0,028 + 0,059 = 0,087 Ом, активное сопротивление нулевого проводника — //.. = 0,062 + 0,112 = 0,174 Ом. Внутреннее индуктивное сопротивление на всем участке для фаз- ного проводника равно Аф = 0 Ом, для нулевого провода X. = 0,037 Ом. Внешнее индуктивное сопротивление для всего участка сети: X = 0,03+0,12 = 0,15 Ом. вн 7 7 7 35
Таким образом, ток короткого замыкания составит: 220 /к.3 =--------, = 687,5 А. 0,056/3 + 7(0,087 + 0,074)2 + (0 + 0,037 + 0,15)2 Вывод. Поскольку действительное (вычисленное) значение тока од- нофазного короткого замыкания (687,5 А) превышает наименьшее до- пустимое по условиям срабатывания защиты значение тока (450 А), то нулевой защитный проводник выбран правильно, т.е. отключающая способность системы зануления обеспечена. 4. Измерение (проверка) параметров зануления и заземления При сдаче-приемке, после монтажа и периодически во время экс- плуатации должна производиться проверка (измерение) параметров за- нуления. При этом составляются протоколы измерения сопротивлений основных заземлителей, измерения сопротивления повторных зазем- лителей (с отсоединением от основных заземлителей), измерения со- противлений петли фаза—нуль. Контроль зануления производится согласно правилам технической эксплуатации электроустановок в процессе приемосдаточных испыта- ний, после капитального ремонта и периодически. Контроль включает внешний осмотр цепи, измерение сопротивления петли фаза—нуль и измерение сопротивления рабочих и повторных заземлений. 4.1. Измерение сопротивления заземлителей Сопротивление заземлителей измеряется в периоды наименьшей проводимости грунта — зимой (из-за промерзания) или летом (из-за высыхания). Если измерение производят при другом состоянии грун- та, то вводят поправочные коэффициенты (коэффициенты сезон- ности) в зависимости от климатической зоны и состояния грунта. Для измерения сопротивления заземлителей могут использовать- ся различные способы: измерение методом амперметра-вольтмет- ра, непосредственное измерение специальными приборами (М-416, МС-08, ИСЗ-01, М-1103, ИИЗ-05, М4103, ЭСО-201) и др5. 5 Подробнее данный вопрос рассматривается в примере 3. 36
4.2. Измерение сопротивления петли фаза—нуль Целью измерения сопротивления петли фаза—нуль проводни- ка является определение величины полного сопротивления петли для последующего расчета величины тока однофазного коротко- го замыкания для сравнения с номинальным током устройства максимальной токовой защиты. Точное экспериментальное значение сопротивления петли фаза— нуль и величин токов однофазного короткого замыкания может быть получено путем имитации таких замыканий в реальных условиях. Однако в условиях производства такой метод неприемлем, посколь- ку может вызвать отключение всей сети и сгорание плавких вставок предохранителей. Он также не всегда безопасен. Поэтому в практике находят применение косвенные методы с отключением и без отклю- чения напряжения при относительно малых токах (20—40 А). При этом могут использоваться приборы ИПЗ-2М, ИПЗ-Т, М-417 и др. Но чаще всего при измерениях с отключением напряжения применя- ется метод амперметра-вольтметра. Этот метод основан на измерении тока в цепи фаза—нуль и паде- ния напряжения в ней с последующим вычислением сопротивления. Схема, представленная на рис. 2.6, позволяет производить из- мерения петли фаза—нуль с отключением всей сети. Собирается измерительная схема, состоящая из однофазного понижающего трансформатора (до 42 В), реостата, вольтметра и амперметра. Один вывод вторичной обмотки понижающего трансформатора подключается к одному из фазных проводов, а второй — к нуле- вому проводу сети по возможности ближе к силовому трансфор- матору. Для измерения производится искусственное замыкание одного из фазных проводов на корпус электропотребителя. Реос- татом устанавливается измерительный ток (обычно 10—20 А), сни- маются показания амперметра (/ ) и вольтметра (Ц ), затем оп- ределяется сопротивление петли фаза—нуль (ZJ: 7 _ ^изм 37
Рис. 2.6. Схема измерения петли фаза—нуль с отключением всей сети Эта схема не учитывает сопротивления силового трансформатора, поэтому ожидаемую величину тока короткого замыкания следует опре- делять с учетом сопротивления трансформатора (см. Приложения 9 и 10): _ Ц|> где С/ф — фазное напряжение в сети (220 В) при эксплуатации элек- троустановки в рабочем режиме. После этого проверяется условие (2.3). 38
Пример 3. РАЗРАБОТКА МЕР ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ БАШЕННОГО КРАНА 1. Требования нормативных документов к обеспечению электробезопасности башенных кранов и рельсовых подкрановых путей 1.1. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъем- ных кранов (машин), утвержденные МПС [37], а также Правила устрой- ства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, утвержденные Госгортехнадзором [36], включают в себя и требования к электро- безопасности кранов. Согласно этим документам, на этапе проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации башенных кранов должны соблюдаться оп- ределенные требования к электрооборудованию и предусматриваться соответствующие меры электробезопасности. Электрическая схема управления электродвигателями грузоподъ- емной машины должна исключать: а) самозапуск электродвигателей после восстановления напряжения в сети, питающей машину; б) пуск электродвигателей не по заданной схеме ускорения; в) пуск электродвигателей контактами предохранительных устройств (контактами концевых выключателей и блокировочных устройств). Подача напряжения на грузоподъемную машину от внешней сети должна осуществляться через вводное устройство, имеющее ручной или дистанционный привод для снятия напряжения. Вводное устройство и панель управления башенных кранов должны быть оборудованы при- способлением для запирания их на замок. Светильники, установленные на башенном кране, должны вклю- чаться самостоятельным выключателем, установленным на портале. Кабина управления краном и машинное помещение должны иметь элект- рическое освещение, которое должно оставаться подключенным при отключении электрооборудования грузоподъемной машины. Цепи ос- вещения, включенные до вводного устройства, должны иметь собст- венный выключатель. 39
Кран должен быть оборудован низковольтным ремонтным освеще- нием напряжением не более 42 В. Питание сети ремонтного освещения должно осуществляться от трансформатора или аккумулятора, уста- новленных на кране. Использование металлоконструкций крана в качестве рабочего то- копровода для питания цепей освещения, управления или других целей напряжением более 42 В не разрешается. Электрические отопительные приборы, устанавливаемые в кабине гру- зоподъемной машины, должны быть безопасны в пожарном отношении, а их токоведущие части—ограждены. Электрические отопительные при- боры должны присоединяться к электрической сети после вводного уст- ройства. Корпус отопительного прибора должен быть заземлен (занулен). Металлоконструкции крана, а также все металлические части элект- рооборудования (корпуса электродвигателей, кожухи аппаратов, ме- таллические оболочки проводов и кабелей, защитные трубы и т.п.), не входящие в электрическую цепь, но могущие оказаться под напряжением вследствие порчи изоляции, должны быть заземлены (занулены). Пол в кабине крана должен иметь настил из неметаллических мате- риалов и покрыт резиновым диэлектрическим ковриком. Все неизолированные токоведущие части электрооборудования гру- зоподъемной машины, в том числе выключателей, контакторных панелей и ящиков сопротивления, должны быть ограждены в случае их располо- жения, не исключающего случайного к ним прикосновения лиц, находя- щихся в кабине, на галереях и площадках машины, а также возле нее. Электрическое оборудование грузоподъемных машин, его монтаж, токоподвод и заземление должны отвечать требованиям Правил уст- ройства электроустановок (ПУЭ) [38]. Эксплуатация электрического оборудования грузоподъемных машин должна производиться в соответствии с Правилами технической эксплу- атации электроустановок потребителей (ПЭЭП) [39,40] и с Межотрасле- выми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок [33]. 1.2. Опасность представляют все нетоковедущие части, которые мо- гут оказаться под напряжением, включая и подкрановые пути. Соглас- но СНиП 3.08.01-85. Механизация строительного производства. Рель- совые пути башенных кранов [47,48], для рельсовых путей должно ус- траиваться заземление. 40
При этом рельсовые нити в обоих концах пути, а также концы сты- куемых рельсов должны быть соединены между собой перемычками и присоединены к заземлителю (заземлены), образуя непрерывную элек- трическую сеть. Заземление рельсового пути надлежит устраивать независимо от существующей системы электроснабжения (с глухоза- земленной или с изолированной нейтралью). При глухозаземленной нейтрали заземление следует осуществлять путем соединения металлоконструкций крана и рельсового пути с за- земленной нейтралью через нулевой провод линии, питающей кран. В этом случае необходимо: — проложить соединительный проводник между подключаемым пунктом (распределительным щитом, рубильником и т.д.) и рельсовым путем с присоединением концов проводника к корпусу подключаемого пункта и рельсу. Корпус подключаемого пункта должен быть присое- динен к нулевому проводу питающей линии; —выполнить естественные или искусственные заземлители и подсо- единить их к рельсу. При изолированной нейтрали заземление следует осуществлять пу- тем подсоединения рельсов к заземляющему контуру питающей подстан- ции или путем устройства самостоятельного заземления (рис. 3.1; 3.2). Рис. 3.1. Схема заземления рельсовых путей: а—расположение заземлителей у торцов рельсовых путей; б—расположение заземлителей вдоль рельсовых путей; 1 — распределительный пункт (щит); 2 — соединительный проводник; 3 — заземлители; 4—рельсовый проводник; 5—башенный кран; 6—продольная перемычка; 7—поперечная перемычка; 8—четырехжильный кабель 41
Для выполнения заземляющего устройства в качестве заземления в первую очередь следует использовать естественные заземлители, на- пример такие, как постоянные стальные трубы, проложенные в грунте, металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей. При отсутствии естественных заземлителей следует использовать искусственные. В этом случае применяют переносные инвентарные заземлители, некондиционные стальные трубы диаметром 50—75 мм, угловую сталь 50x50 или стальные стержни диаметром 10—20 мм. Дли- на заземлителей должна быть не менее 2,5 м. Заземление рекомендуется устраивать из трех стержней. Заземлители следует забивать или завинчивать в предварительно отрытый приямок глубиной 500—700 мм, чтобы оставались концы длиной 100—200 мм, к которым необходимо приваривать соединительные проводники. Перед засыпкой траншеи необходимо составлять акт освидетельст- вования скрытых работ. Заземление с помощью двух проводников должно быть присое- динено к обеим рельсовым нитям. Для соединительных проводни- ков и перемычек в стыках рельсов надлежит применять круглую сталь диаметром 6—9 мм или полосовую сталь с площадью попе- речного сечения не менее 48 мм2. Выступающие части заземлителей, соединительных проводов и пе- ремычки следует окрашивать в черный цвет. Рис. 3.2. Соединение вертикальных заземлителей между собой и рельсовыми путями: 1 — заземлитель; 2 — соединительный проводник; 3 — слой земли 42
После устройства заземления следует проверить сопротивление растеканию тока заземляющей системы (см. и. 4 данного примера). Оно должно быть для крана, питающегося от распределительного устройства с глухозаземленной нейтралью, не более 10 Ом, а с изо- лированной нейтралью — не более 4 Ом. Результаты измерения сопротивления заземляющей системы должны заноситься в акт сдачи рельсового пути в эксплуатацию. При сопротивлении заземляющей системы более указанных вели- чин следует устраивать повторный очаг заземления или увеличивать число заземлителей. Иногда для уменьшения удельного сопротивления земли выполняют искусственную обработку почвы. Обработка почвы производится путем поочередной укладки слоев соли и земли и поли- вкой каждого слоя водой из расчета 1—1,5 л на 1 кг соли. Для указан- ной цели следует применять вещества, не увеличивающие коррозию электрода: нитрат натрия, гидрат окиси кальция. Эти добавки позволя- ют снизить удельное сопротивление грунта примерно в 1,5 раза. Коли- чество соли для обработки земли составляет 2—10 кг на 1 м длины заземлителя. Снижение сопротивления заземлителя наблюдается в те- чение 2—4 лет. Рельсовый путь не требует заземления при питании крана через че- тырехжильный кабель от отдельной передвижной электростанции, на- ходящейся на расстоянии не более 50 м от рельсового пути и имеющей собственное заземляющее устройство. В этом случае нулевой провод кабеля должен присоединяться к рельсам. 2. Анализ и выбор способов и средств обеспечения электробезопасности 2.1. Для башенного крана, питающегося от трехфазной четырех- проводной сети с заземленной нейтралью, в целях обеспечения электро- безопасности применяют зануление: Зануление—это преднамеренное соединение с нулевым защитным проводом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказать- ся под напряжением. Цель зануления — снижение вероятности поражения электричес- ким током путем сокращения времени возможного воздействия тока на человека, т.е. путем сокращения длительности существования напря- жения прикосновения. 43
Принцип действия заключается в превращении пробоя на корпус электроустановки или металлоконструкции крана в однофазное ко- роткое замыкание, что вызывает отключение электроустановки в ре- зультате перегорания плавкой вставки предохранителя или срабаты- вание автоматического выключателя соответствующей фазы. При пробое на корпус или металлоконструкцию образуется цепь короткого замыкания (корпус — нулевой провод — фазная обмот- ка трансформатора — корпус). Эта цепь обладает малым сопро- тивлением, и потому по ней пойдет большой ток короткого замы- кания — в результате перегорят плавкие вставки предохранителя или сработают автоматические выключатели. В качестве максимальной токовой защиты применяют плавкие встав- ки, магнитные пускатели с тепловым реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем ( последние действуют практически мгно- венно, отключая аппарат менее чем за 0,1 с), автоматические выключатели с комбинированным расцепителем, имеющим также тепловой элемент. Защитный нулевой провод служит для создания цепи с малым со- противлением, что и обеспечивает большой ток короткого замыкания при пробое одной из фаз на корпус. Сечение нулевого защитного проводника (РЕ) должна равняться се- чению фазных при сечении последних до 16 мм2, 16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2, 50% сечения фазных проводни- ков при больших сечениях. Величина тока короткого замыкания должна удовлетворять следую- щему условию: Лс.з — ‘ Лш.вст’ (3.1) где вст—номинальный ток плавкой вставки или ток срабатывания автомата; к—коэффициент запаса, причем к = 3 для плавкой вставки и к = 1,25... 1,4 для автоматических выключателей. Заземление Ro нулевой точки (нейтрали) трансформатора служит для защиты в случае пробоя изоляции между обмотками трансформатора, а также для снижения разности потенциалов между зануленным обо- рудованием и землей при случайном замыкании одной из фаз на землю. Повторное заземление R снижает напряжение на корпусе до мо- мента отключения электроустановки и уменьшает опасность пораже- ния при обрыве магистрального нулевого провода за счет сниже- ния потенциала на корпусе. 44
Расчет зануления был рассмотрен в первых двух примерах дан- ного пособия. 2.2. Для башенного крана, питающегося от трехфазной сети с изолированной нейтралью, в качестве основной защитной меры в дан- ном примере предусмотрено использование защитного заземления. Защитное заземление — это преднамеренное соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под на- пряжением. К частям, подлещащим заземлению, относятся: корпуса элек- трических машин, аппаратов, распределительных щитов (шкафов), пуль- тов управления, металлоконструкции крана, рельсовые пути. Цель заземления — ослабить степень воздействия напряжения и его последствия путем уменьшения силы тока, протекающего через чело- века при случайном прикосновении к металлоконструкциям, которые оказались под напряжением. Принцип действия заземления заключается в уменьшении напряже- ния прикосновения, что обусловлено действием двух факторов: 1) снижением потенциала на корпусе до потенциала заземлителя; 2) повышением потенциала основания, на котором стоит человек. Очевидно, что чем меньше сопротивление заземлителя, тем меньше будет ток, который может проходить через человека. В соответствии с ПУЭ для электроустановок напряжением менее 1000 В наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устрой- ства [7? ] < 4 Ом; в том случае, если мощность трансформатора не бо- лее 100 кВА, то [/? 1 < 10 Ом. 7 L доп-1 Фактическое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства ^зм — ^эл + ^эл/гр + ^гр’ где 7?эл — сопротивление собственно электрода (проводника); R.mlrp — переходное сопротивление между электродом и грунтом; R—сопротивление грунта. В основном суммарное сопротивление 7?зм зависит от сопротивле- ния грунта, которое в свою очередь зависит от значений удельного сопро- тивления грунта (Приложение 12). Очевидно, что эти значения мо- гут сильно колебаться. 45
Иногда для уменьшения сопротивления грунта проводят специ- альные мероприятия: - устраивают выносные заземлители, если вблизи имеются места с меньшим удельным сопротивлением; - укладывают в траншеи вокруг заземлителей влажный глинистый грунт; - применяют искусственную обработку грунта. Заземляющее устройство состоит из заземлителя, находящегося в земле и заземляющего проводника. Заземлители могут быть двух типов: — естественные, которые находятся в земле для других целей; на- пример, водопроводные трубы, металлические и железобетонные кон- струкции зданий (свайные и ленточные фундаменты), в которых для этого должны быть закладные детали. Не используют трубы с горючими и взрывоопасными веществами. ПУЭ в первую очередь рекомендуют использовать естественные заземлители. Их недостаток в том, что су- ществует опасность прикосновения к ним и возможность разрыва цепи, например, после ремонта; — искусственные. Это вертикальные или горизонтальные элект- роды длиной 2—3 м из труб, уголка или прутка. Круглую арматурную сталь заглубляют в землю с помощью специ- альных приспособлений, работающих от электродрели или привода бензомоторной пилы. Иногда используют электровибраторы, пневмо- молотки, переоборудованный автопогрузчик с падающим грузом и т.д. В общем случае для установки вертикальных заземлителей предва- рительно роют траншею (глубиной 0,7—0,8 м), после чего производит- ся забивка труб или уголков с помощью механизмов. Верхние концы вертикальных электродов, выступающие над дном траншеи на 100— 200 мм, соединяются стальной полосой (см. рис. 3.2). Соединение заземляющих проводников выполняется сваркой, а с кор- пусами заземляемых аппаратов допускается соединение и с помощью болтов. Отличительной окраской заземляющей сети является черный цвет. 2.3. В зависимости от режима нейтрали электрической сети для ба- шенного крана устраивают защитное заземление или зануление. Схема заземления (зануления) башенного крана и рельсовых путей приведена на рис. 3.3. 46
Рис. 3.3. Схема заземления (зануления) башенного крана и подкрановых рельсовых путей: 1—нулевой магистральный провод сети; 2 — соединительный нулевой провод; 3 — электрощит или шкаф; 4 — болтовое соединение; 5 — четвертая (нулевая) жила кабеля; 6 — четырехжильный кабель; 7 — башенный кран; 8 — вводная коробка; 9— болтовое соединение; 10 — заземляющий проводник; 11 — искусственный заземлитель; 12 — естественный заземлитель; 13 — подкрановые рельсовые пути 2.3.1. В случае использования трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью выполняется зануление. Кран подключается к сети через подключительный пункт, который представляет собой щиток с ру- бильником или распределительный силовой шкаф 3. От подключитель- ного пункта питание крана обеспечивается по четырехжильному кабелю 6 с нулевой жилой 5. На корпусе электрического щита 3 имеется зажим- ной болт 4, который соединяется с нулевой жилой кабеля 5 и с заземляю- щим проводником 10. Нулевой магистральный провод сети 1 через со- единительный провод 2 подключают к этому же зажимному болту. Другой конец четвертой (нулевой) жилы 5 кабеля 6 присоединяют к зажимному болту 9 на вводной коробке 8 крана. Через этот болт и осу- ществляется соединение крана с заземлением, так как вводная коробка прикреплена к металлоконструкциям, имеющим металлическую связь с электроприводом. 47
В схеме зануления для обеспечения безопасности при обрыве ну- левого провода последний, кроме заземления у источника питания (трансформатора), должен иметь повторное заземление. В рассмат- риваемом случае заземления 11 или 12 и выполняют функции по- вторного заземления. Подкрановый путь 13 также присоединяется к заземлителям. 2.3.2. В случае использования трехфазной сети с изолированной нейтралью выполняется защитное заземление. В этом случае схема (рис. 3.4) отличается от схемы зануления только тем, что в ней от- сутствует магистральный нулевой провод сети 1 и соединительный провод 2. При этом заземляющее устройство И или 12 будет вы- полнять функции защитного заземления (а не повторного заземле- ния, как это было в системе зануления). Четвертая (заземляющая) жила кабеля 5 будет служить для соединения металлоконструкций машины с защитным заземлением, а не с нулевым проводом. Горизонтальный проводник (полоса связи) Рис. 3.4. Схема определения характерных размеров для расчета заземления Одиночный вертикальный заземлитель (электрод) 3. Расчет заземления Цель расчета — обеспечить такое сопротивление заземляющих устройств, которое не будет превышать допустимых значений. Для крана, питающегося от распределительного устройства с глухо- заземленной нейтралью, оно должно быть не более 10 Ом (повтор- ное заземление), а для крана, питающегося от распределительного устройства с изолированной нейтралью, — не более 4 Ом (защит- ное заземление). 48
При выполнении расчета для случая подключения крана к трех- фазной сети с изолированной нейтралью, т.е. для защитного зазем- ления, принимают величину допустимого сопротивления растека- нию тока заземляющей системы [7?доп] < 4 Ом. 3.1. По ПУЭ в первую очередь рекомендуется использовать естественные заземлители. Однако в рассматриваемом случае бу- дем исходить из предположения, что вблизи места установки крана отсутствуют естественные заземлители, которые допускается ис- пользовать в качестве защитного заземления. Поэтому будем при- менять групповой заземлитель, состоящий из вертикальных одиноч- ных заземлителей, соединенных между собой горизонтальной по- лосой связи. Расчет групповых искусственных заземлителей сводится к опре- делению необходимого числа одиночных заземлителей (электродов). 3.2. Определим сопротивление растеканию одного электрода (зазем- лителя). В качестве заземлителя принимаем стальные трубы диаметром 57x3,5 мм (d = 0,057 м) и длиной / = 3,0 м. Для трубчатого вертикального заземлителя ^зм.1 Срасч 2р/ z, 2/ 1, (In— + —In d 2 4f + / 4f-/ где ррасч — расчетное удельное сопротивление грунта, Ом-м; I — длина электрода, м; d—диаметр электрода, м; / — расстояние от поверхности земли до центра заземлителя. При реальном проектировании расчетное удельное сопротивление грунта принимают на основе непосредственных замеров на месте раз- мещения заземления. Справочные табличные данные и результаты из- мерения сопротивления образца грунта использовать запрещается. Од- нако в дипломном проектировании можно воспользоваться табличными данными (Приложение 12). Принимаем, что в районе размещения крана грунт в основном состоит из глины с р = 40 Ом-м. Поскольку зимой верхний слой земли промерзает (летом высыхает) и его удельное сопротивление увеличивается, то среднее значение умножается на коэффициент сезонности у, который зависит от климатической зоны (I, II, III или IV), в которой находится электроустановка (Приложение 13). 49
Для II климатической зоны (район Санкт-Петербурга) для вертикаль- ного заземлителя по Приложению 14щ = 1,5. Тогда расчетное удель- ное сопротивление грунта: р = рш = 40 х 1,5 = 60 Ом м; г расч г т в 7 7 сопротивление заземлителя: ^зм1 60 2-3,0 -------(In------ 2р • 3,0 0,057 + -1п 4-2,0+ 3,0 4 • 2,0 - 3,0 ) = 16,1 Ом. 2 Примечание. В последние годы все шире начинает внедряться в практику метод расчета заземлителей, при котором условно принимается, что земля имеет два слоя — верхний и нижний, обладающих каждый своим удельным сопротивлением р и р,. При этом толщина верхнего слоя Л] может быть равной толщине слоя сезонных изменений или больше ее. Следовательно, только верхний слой подвержен воздействию погодных условий и его удельное сопротивление р имеет значительные сезонные колебания. При расчете сопротивления одного вертикального заземлителя в двухслойной земле в формуле (см. и. 3.2) вместо ррасч подставляют значение эквивалентного удельного сопротивления двухслойной земли, которое определяют следующим образом: / Сэкв“ A/JCj +Д/2/с2 ’ где I—длина (высота) электрода; Л/j и А/,—длина частей электро- да, находящихся в верхнем и нижнем слоях земли соответственно, м. 3.3. Определим ориентировочное число одиночных заземлителей: п = 4,03. Этот результат не учитывает, что на общих участках земли, по кото- рым проходят токи (между электродами), плотность тока увеличивается. Это равносильно уменьшению сечения земли, по которому проходит ток, т. е. практически сопротивление растеканию каждого отдельного заземлителя в групповом заземлителе будет больше, чем это определе- но по формуле для одиночного заземлителя. 3.4. Определим по Приложениям 15 и 16 коэффициенты использова- ния вертикальных электродов (г]) и горизонтального проводника связи (г]). 50
Поскольку расстояние между одиночными заземлителями при- нято равным 3 м, длина заземлителя также 3 м, а число заземлите- лей в результате предварительного расчета оказалось равным че- тырем, то в рассматриваемом случае р = 0,69 и г] =0,45. 3.5. Без учета полосы связи необходимое число электродов составит: [^доп]-3о/00 4-0,69 Принимаем к установке 6 заземлителей. Заземлители располагаем вдоль рельсовых путей по аналогии со схемой на рис. 3.1,6. 3.6. Сопротивление горизонтального проводника связи составит: Лг ( 7 \ Срасч , 7“ —-----In ---------- 2р£ 0,5 • Ъ • у 140 2р-15 •In 152 0,5 • 0,04 • 2 = 12,9 Ом, где L = 15 м — длина горизонтальной полосы связи (по три метра между шестью заземлителями); b = 0,04 м — ширина полосы (принимаем стальную полосу 4 х 40 мм); /г = 0,5 м — расстояние от поверхности земли до оси полосы (или от поверхности земли до верхнего конца заземлителя); pp.lct| — удельное сопротивление грунта. Для горизонтального заземлителя (для II климатической зоны) коэффициент сезонности у =3,5 (Приложение 14), поэтому р, =ру = = 40 х 3,5 = 140 Ом-м. Общая проводимость заземлителей (так как можно считать, что они работают параллельно) составит: 1 _ я ' 3 в । 3 г ^зм ^зм.1 Тогда общее сопротивление искусственного группового заземлителя: ______-^зм.Г-^г_______ 7?г • и • з в + R3м 1 • зг 16,1-12,9 12,9-6-0,69 + 16,1-0,45 = 3,42 Ом. 3.7. Правильно рассчитанное заземляющее устройство должно от- вечать условию R <17? 1. зм L доп-1 Расчет выполнен верно, так как 3,42 < 4 Ом. 51
4. Разработка рекомендаций по обеспечению электробезопасности в процессе эксплуатации башенного крана 4.1. Организационные меры обеспечения электробезопасности Каждый раз перед началом смены машинист крана должен произ- водить осмотр состояния элементов пути, включая заземления. Крепление открытых перемычек на стыках рельсов и между рельсо- выми нитями необходимо осматривать ежесменно. При отсутствии или неисправности заземления (порваны перемыч- ки, несоответствие диаметра перемычек и т.п.) не допускается эк- сплуатация крана на рельсовом пути. Измерение сопротивления заземления подкранового пути произво- дится в сроки, установленные в Правилах эксплуатации электроуста- новок потребителей [40]. 4.2. Измерение сопротивления заземлителей Сопротивление заземлителей измеряется в периоды наименьшей про- водимости грунта—зимой (из-за промерзания) или летом (из-за высыхания). Если измерение производят при другом состоянии грунта, то вводят попра- вочные коэффициенты (коэффициенты сезонности) в зависимости от кли- матической зоны и состояния грунта (Приложения 13 и 14). Сопротивления заземлителей могут быть измерены различными спо- собами: непосредственно специальными приборами (М-416, МС-08, ИСЗ-01, М-1103, ИИЗ-05, М4103, ЭСО-201) или с помощью ампермет- ра-вольтметра и др. Использование переносных измерителей типа М-416. Измерение сопротивления R прибором (рис. 3.5) основано на компенсационном методе с применением вспомогательного заземлителя /? _ и потенциаль- ного электрода (зонда) R. Питание прибора осуществляется от батареек. При измерении необходимо: забить зонд на расстоянии 20 м от испытуемого заземлителя; забить вспомогательный заземлитель на расстоянии 30 м от испы- тываемого заземлителя и не менее 10 м от зонда; 52
включить измеритель по схеме, приведенной в паспорте на при- бор (схема выбирается в зависимости от величины измеряемых сопротивлений и требуемой точности измерений). Рис. 3.5. Схема включения измерителя типа М-416 Все соединения схемы должны быть выполнены гибким прово- дом сечением 1,5 — 2,5 мм2 с непрерывной изоляцией. В качестве вспомогательного заземлителя и зонда применяются сталь- ные электроды длиной 800—1000 мм, диаметром 10—20 мм. Один конец электрода заострен для забивки в грунт, на другом конце — болт с гайкой для присоединения провода. Электроды забивают в землю на глубину не менее 0,5 м. Для вспомогательных заземлителей могут быть использованы металлические предметы, зарытые в землю, при условии, что они не связа- ны с измеряемым заземлителем и находятся вне зоны его растекания. Этот же прибор может быть использован для измерения удельного сопротивления грунта. Использование метода амперметра-вольтметра. Этот метод (рис. 3.6) основан на измерении значения тока в цепи заземлителя X и напряжения на нем с последующим вычислением сопротивления заземлителя. Для со- здания цепи испытательного тока в земле размещают вспомогательный электрод В. Для подключения одного из проводов вольтметра к точке зем- ли с нулевым потенциалом (вне поля растекания заземлителей) в грунт забивают зонд 3. Измерение / и U производится на переменном токе от понижающего трансформатора ТП 220/12 В. 53
Рис. 3.6. Схема измерения сопротивления заземлителей методом амперметра-вольтметра Сопротивление заземлителя определяется как отношение падения напряжения U на заземлителе к току (/), проходящему через него в землю, т.е. Истинное значение R при применении этого метода будет лишь при бесконечно большом сопротивлении вольтметра и сопротивлении зон- да, равном нулю. Следовательно, для необходимого уменьшения по- грешности измерения сопротивление вольтметра должно быть не ме- нее чем в 50 раз больше сопротивления зонда. На основе метода амперметра-вольтметра разработаны и приме- няются измерители сопротивления заземлителей типа МС-07 и МС-08. В этих приборах амперметр и вольтметр заменены токовой и потенци- альной катушками логометра, а источником напряжения служит гене- ратор с ручным приводом. 54
Пример 4. Разработка мер по обеспечению электробезопасности при производстве путевых работ на электрифицированных железных дорогах Основным нормативным документом, требования которого следует учитывать при принятии инженерных решений по охране труда, явля- ются Правила электробезопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных железных дорогах № ЦЭ-346, ут- вержденные МПС 22.09.95 [41]. 1. Общие требования к организации безопасного выполнения работ 1.1. Работы вблизи неотключенных и незаземленных контактной сети и воздушных линий (ВЛ) должны быть организованы так, чтобы ис- ключить приближение работающих и применяемых ими предметов и инструмента на расстояние менее 2 м к проводам этих линий. 1.2. При обнаружении обрыва проводов контактной сети или ВЛ не- обходимо немедленно сообщить об этом на ближайший дежурный пункт района контактной сети или района электроснабжения, дежурному по станции, энергодиспетчеру или поездному диспетчеру. Следует огра- дить это место и следить за тем, чтобы никто не приближался к обор- ванным проводам на расстояние ближе 8 м. В случае, если оборванные провода или другие элементы контактной сети выходят за пределы га- баритов приближения строений к пути и могут быть задеты при прохо- де поезда, это место необходимо оградить сигналами остановки, сог- ласно требованиям Инструкции по сигнализации на железных дорогах РФ как место препятствия. 1.3. Напряжение с контактной сети и ВЛ необходимо снять, и кон- тактная сеть, ВЛ и связанные с ними устройства должно быть заземле- ны на весь период работы: 55
—при необходимости приближения персонала по условиям произ- водства работ к находящимся под напряжением и неогражденным час- тям контактной сети и ВЛ на расстояние менее 2 м; —при одновременном разрыве обеих рельсовых нитей пути (сплош- ная смена рельсов, капитальный ремонт пути и другие работы, когда вре- менная продольная перемычка не установлена и нарушается цепь проте- кания по рельсам обратного тягового тока); —при необходимости отключения от рельсов заземлений опор кон- тактной сети и других устройств (релейных шкафов, светофоров) на длине фронта работ более 200 м при подъемке пути, очистке балласт- ного слоя, срезке обочины и других подобных работах, выполняемых путевыми машинами. В указанных случаях руководитель работ обязан дать письменную заявку начальнику дистанции электроснабжения, начальникам соот- ветствующих районов контактной сети и районов электроснабжения о необходимости обеспечения безопасности производства работ с указа- нием точного места, даты и времени начала, продолжительности и ха- рактера работ. Начальник района контактной сети (района электроснаб- жения) обязан определить границы зоны снятия напряжения, необхо- димые отключения или включения секционных разъединителей контакт- ной сети и ВЛ, установку заземляющих штанг и дать заявку энергодис- петчеру на производство работ. При работах со сплошной сменой рельсов в зоне изолирующих со- пряжений (стык контактной сети станции и перегона, место установки поста секционирования, отсасывающего трансформатора, станции сты- кования) или нейтральной вставки (стык станции с тяговой подстанци- ей переменного тока и перегона) должны быть включены секционные разъединители, шунтирующие изолирующее сопряжение или нейтраль- ную вставку. При работах со сплошной сменой рельсов на стыке станции и пере- гона должно быть предусмотрено снятие напряжения с того станцион- ного пути, контактная подвеска которого анкеруется на опоре ремонти- руемого пути. 1.4. Начальник района контактной сети (района электроснабжения) на основании заявки руководителя путевых работ назначает ответствен- ного за электробезопасность контактной сети и ВЛ. Представитель ди- станции электроснабжения (ЭЧ) наблюдает за выполнением работаю- 56
щими требований электробезопасности. Его указания по вопросам элект- робезопасности являются обязательными для руководителя работ. В работах, связанных с устройством СЦБ, должен принимать учас- тие электромеханик СЦБ. 1.5. Представитель ЭЧ по прибытии на место работ связывается с энергодиспетчером, получает от него приказ, разрешающий производ- ство работ, и заземляет контактную сеть (ВЛ). Не допускается произво- дить работы при отсутствии или прерывании связи между местом работы и энергодиспетчером. 1.6. Приступать к работам разрешается только по указанию руко- водителя работ после получения им письменного разрешения от пред- ставителя ЭЧ, которое последний дает после установки заземления. Копию разрешения с подписью руководителя работ представитель ЭЧ оставляет у себя. 1.7. По окончании работ руководитель работ обязан убедиться, что люди удалены от частей контактной сети на расстояние более 2 м, рельсо- вый путь исправен, путевые машины приведены в транспортное положе- ние, механизмы сняты, после чего он должен отметить время окончания работ на письменном уведомлении, находящемся у представителя ЭЧ. Представитель ЭЧ снимает заземляющие штанги и дает уведомле- ние энергодиспетчеру об окончании работ. После снятия заземляющих штанг контактная сеть (ВЛ) считается под напряжением и приближа- ться к ней ближе 2 м запрещено. 1.8. Работники неэлектротехнических профессий, работающие на грузоподъемной технике в охранной зоне контактной сети и ВЛ, дол- жны иметь группу по электробезопасности не ниже II; водители дре- зин, машинисты мотовозов, автомотрис—не ниже III. 2. Разработка мер по обеспечению электробезопасности при производстве путевых работ Все путевые работы на электрифицированных участках железных дорог руководитель работ должен организовывать так, чтобы исключа- лась возможность приближения рабочих и применяемых ими приспо- соблений на расстояние менее чем 2 м к находящимся под напряжением и неогражденным проводам или частям контактной сети и ВЛ. 57
Перечень путевых работ, требующих согласования с руковод- ством дистанции электроснабжения или района контактной сети, приведен в Приложении 17. 2.1. Меры электробезопасности при одиночной смене рельсов и других путевых работах без снятия напряжения с контактной сети 2.1.1. При производстве путевых работ без снятия напряжения с контактной сети необходимо принять меры, исключающие нару- шение цепи протекания по рельсам обратного тягового тока. При разгонке зазоров с разрывом рельсовой колеи в местах разрывов работниками путевого хозяйства должны быть предварительно поставлены и надежно закреплены струбцинами или двумя крюковыми болтами к по- дошве рельсов временные перемычки из медного провода сечением не менее 50 мм2 — при переменном токе и не менее 120 мм2 — при посто- янном токе, позволяющие раздвинуть рельсы в стыке на 200 мм. Места закрепления перемычек к подошве рельсов должны быть зачищены. При смене шпал в изолирующих стыках не должно нарушаться со- единение дроссель-трансформаторов (ДТ) с рельсами, а также других проводов, присоединенных к рельсам. Допускается открепление работниками службы пути перемычек дроссель-трансформаторов от сменяемых шпал (но не от рельсов) с последующим прикреплением их к вновь уложенным шпалам. 2.1.2. При одиночной смене шпал и других путевых работах зазем- ляющие и соединительные провода, перемычки дроссель-трансфор- маторов, путевых коробок, рельсовых цепей и других устройств элект- рификации и СЦБ должны отводиться работниками путевого хозяйства в сторону без отсоединения их от рельсов и без повреждения. После выполнения работ отводимые заземляющие и соединитель- ные провода и перемычки должны быть прикреплены к шпалам так, чтобы они не касались соседних рельсов. 2.1.3. Работникам хозяйства пути запрещается: — отключать от рельсов рабочие заземления; — отключать от рельса перемычку ДТ, а также среднюю точку ДТ. Смену рельсов, к которым подключена отсасывающая линия или другое рабочее заземление, разрешается производить только при 58
отключении соответствующей электроустановки и под наблюдени- ем представителя ЭЧ, а при замене ДТ — и электромеханика СЦБ. При подключении отсасывающей линии или рабочего заземления к дополнительному (третьему) ДТ присутствие электромеханика СЦБ не обязательно. Все отсоединения и подключения отсасываю- щих линий и других рабочих заземлений выполняются работника- ми дистанции электроснабжения, а отключение и присоединение к рельсу перемычек от ДТ выполняются электромехаником СЦБ. Провода рабочих заземлений в местах их присоединения к рель- су обозначают установкой специального зажима и знака-указателя “Опасно. Высокое напряжение” с изображенной на ней стрелкой красного цвета (рис. 4.1). Кроме того, с внешней стороны головки каждого рельса в месте под- ключения к нему рабочего заземления или перемычки от ДТ, к кото- рому подключено рабочее заземление, работниками путевого хозяйства должна быть нанесена полоса красной краской на всю высоту головки рельса и длиной не менее 20 см. Дистанция электроснабжения обязана представить в дистанцию пути и путевую машинную станцию перечень рабочих заземлений участка с привязкой к пикетажу. Рис. 4.1. Знак-указатель "Опасно. Высокое напряжение” и зажим, присоединяющий провода рабочего заземления к рельсу: 1 — провод рабочего заземления; 2 — зажим заземления; 3 — знак-указатель; 4—полоса красного цвета 59
2.1.4. При одиночной смене рельсов без снятия напряжения с кон- тактной сети одновременная смена рельсов на обеих рельсовых ни- тях запрещается. Перед сменой рельса на звеньях, соседних с заменяемым, работники путевого хозяйства должны укладывать и плотно закреплять к подошве рельсов с помощью струбцин или двух крюковых болтов две временные поперечные перемычки (рис. 4.2). / Рис. 4.2. Схема установки временных поперечных перемычек при смене рельса на электрифицированном участке: 1 — заменяемый рельс; 2 — временные поперечные перемычки Смена рельсов, к которым присоединены устройства СЦБ (дроссе- ль-трансформаторы, путевые коробки и др.), должна производиться при участии электромеханика СЦБ. Перед сменой рельса в изолирующем стыке работники путевого хозяйства должны уложить и закрепить вре- менную поперечную перемычку на остающихся в пути рельсах с той стороны изолирующего стыка, с которой расположен заземляемый рельс, и с той же стороны средний вывод путевого дросселя соединить времен- ной перемычкой с рельсом, не подлежащим замене (рис. 4.3, а). Рис. 4.3. Схема установки временных перемычек при смене рельса в изолирующем стыке на электрифицированном участке: а — с дроссель- трансформатором; б—с косым тяговым джемпером; 1 — изолирующий стык; 2 — временная перемычка, соединяющая средний вывод дросселя с рельсом; 3 — заменяемый рельс; 4—временная поперечная перемычка; 5 — временная перемычка, замыкающая изолирующий стык; 6— косой тяговый джемпер 60
Соединение среднего вывода путевого дросселя с рельсом долж- но производиться электромехаником СЦБ. Перед сменой рельса в изолирующем стыке, где установлен ко- сой тяговый джемпер, работники путевого хозяйства должны уло- жить и закрепить временную поперечную перемычку на остающихся в пути рельсах с той стороны изолирующего стыка, с которой расположен заменяемый рельс, и временную перемычку, замыкаю- щую изолирующий стык (рис. 4.3, б). Перемычки доставляются на место работ работниками путевого хозяйства. Снятие перемычек разрешается только по окончании сме- ны рельса после того, когда он сболчен в стыках, установлены электротяговые соединители и восстановлены заземления устройств контактной сети и СЦБ. Отсоединение от рельсов, а также восстановление ранее снятого или случайно нарушенного заземления опор контактной сети или других сооружений, заземленных на рельс, при наличии напряже- ния в сети запрещается. Если при одиночной смене рельса нужно снять закрепленное на нем за- земление опоры или других сооруже- ний, то работникам путевого хозяй- ства необходимо предварительно на- дежно соединить дублирующей пере- мычкой заземление опоры с остав- шимся в пути рельсом той же нити. В качестве дублирующей перемыч- ки на участках постоянного и перемен- ного тока может использоваться мед- ный провод сечением не менее 50 мм2, сталеалюминиевый или сталемедный провод сечением не менее 70 мм2 (про- вода АС-70, ПБСМ-70). Перед сменой рельса работникам пу- тевого хозяйства необходимо установить две временные поперечные перемычки между рельсовыми нитями (рис. 4.4), пос- ле чего заземление опоры работниками путевого хозяйства может быть снято. Рис. 4.4. Схема установки дублирующей и временных поперечных перемычек перед снятием заземлений опор контактной сети с заменяемого рельса на электрифицированном участке: I — дублирующая перемычка; 2 — заземление опоры; 3 — опора контактной сети; 4 — заменяемый рельс; 5 — временные поперечные перемычки 61
Снятие дублирующей перемычки разрешается только после сме- ны рельса, сболчивания его в стыках, установки электротяговых сое- динителей и закрепления заземления на замененном рельсе. 2.2. Меры электробезопасности при работах со сплошной сменой рельсов 2.2.1. При работах со сплошной сменой рельсов, в том числе и на путях станции, напряжение с контактной сети в пределах фронта путе- вых работ должно быть снято и контактная сеть заземлена представи- телем ЭЧ посредством установки основных заземляющих штанг, пред- варительно присоединенных к рельсам. Допускается присоединение дополнительных заземляющих штанг, расположенных в пределах фро- нта работ, к специальным заземлителям, заглубленным в земляное по- лотно на глубину не менее 1 м на расстоянии не менее 2 м от крайнего к обочине рельса. В местах установки штанг рельсы соединяются между собой по- перечными перемычками из медного провода, которые устанавлива- ются и снимаются работниками путевого хозяйства. Если на опорах контактной сети в пределах фронта путевых ра- бот подвешены провода питающей или усиливающей линии, прово- да системы ДПР6, ВЛ напряжением выше 1 кВ, то по указанию представителя ЭЧ эти опоры до отключения заземляющих спусков от рельсов работники путевого хозяйства должны заземлить на це- лый рельсовый путь дополнительным тросом длиной не более 200 м сечением не менее 70 мм2, прокладываемым с полевой стороны по земле. Трос отключается от заземляющих проводников опор после их восстановления. Подключение троса к тяговому рельсу и отклю- чение его от рельса выполняется работниками района контактной сети. В случае снятия напряжения с перечисленных проводов, под- вешенных на опорах контактной сети ремонтируемого пути, зазем- ление опор посредством дополнительного троса не производится и эти провода не заземляются, если по условиям выполнения работ к ним не требуется приближаться на расстояние ближе 2 м. Ближайшие с обеих сторон от места работ междупутные соедини- тельные перемычки между рельсами ремонтируемого и действующего путей отключаются работниками дистанции сигнализации и связи. 6 ДПР—воздушная линия продольного электроснабжения (два провода - рельс) на участках контактной сети переменного тока. 62
Рис. 4.5. Схема заземления контактной сети при работах со сплошной сменой рельсов на участках постоянного тока: 1 — поперечные перемычки; 2 — заземляющие штанги; 3 — контактная сеть; 4 — рельсы При работах со сплошной сменой рельсов заземление контактной сети постоянного и переменного тока после снятия напряжения производится: а) при постоянном токе — заземляющие штанги должны быть установлены по обе стороны от места работ в пределах видимости, но не далее 300 м от начала и конца фронта работ (рис.4.5); б) при переменном токе — основные заземляющие штанги должны быть установлены по обе стороны от места работ, но не далее 200 м от него. Кроме того, по фронту работ устанавливаются дополнительные заземляющие штанги так, чтобы каждый разрыв рельсовой нити на- ходился между заземляющими штангами, расположенными друг от друга не далее 300 м (рис. 4.6). Рис. 4.6. Схема заземления контактной сети при работе со сплошной сменой рельсов на участках переменного тока и при одиночных разрывах в рельсовых нитях: 1 — основные заземляющие штанги (в начале и в конце фронта работ); 2—дополнительные заземляющие штанги; 3— контактная сеть; 4—рельсы; 5 — поперечные перемычки 63
Рис. 4.7. Схема заземления контактной сети при работах со сплошной сменой рельсов на участках переменного тока и наличии разрывов рельсовых нитей: 1 — основные заземляющие штанги (в начале и в конце фронта работ); 2 — дополнительные заземляющие штанги; 3 — контактная сеть; 4 — рельсы; 5 — поперечные перемычки По мере укладки новых рельсов заземляющие дополнительные штанги переставляют на вновь уложенные рельсы. Окончательно снимать их можно только после ликвидации разрывов рельсовых нитей между ними и при установленных основных штангах в нача- ле и в конце фронта работ. Основные заземляющие штанги (в нача- ле и конце фронта работ) снимаются после окончания работ, сбол- чивания всех стыков, восстановления заземлений опор контактной сети и других сооружений и после снятия дополнительных штанг. При наличии разрывов в рельсовых нитях по всему фронту ра- бот на участке переменного тока дополнительные заземляющие штанги устанавливаются по всему фронту работ на расстоянии не более 300 м друг от друга (рис. 4.7). 2.2.2. При работах со сплошной сменой рельсов в зоне изолирующего сопряжения или нейтральной вставки на каждую сопрягаемую контактную подвеску устанавливается по одной заземляющей штанге при наличии предварительно включенного шунтирующего разъединителя, по две—при отсутствии шунтирующего разъединителя (рис. 4.8 и 4.9). Две сосед- ние заземляющие штанги присоединяются к одному и тому же рельсу. При работах со сплошной сменой рельсов на стыке контактной сети станции и перегона, а также на станциях стыкования напряжение сни- мается с соответствующих путей перегона и секций станций. 64
Рис. 4.8. Схема заземления контактной сети на изолирующем сопряжении при работах со сплошной сменой рельсов: 1 — контактная сеть; 2—шунтирую- щий разъединитель; 3 — воздушный промежуток; 4—заземляющие штанги; 5—рельсы; 6—поперечная перемычка Рис. 4.9. Схема заземления контактной сети на изолирующих сопряжениях нейтральной вставки при работах со сплошной сменой рельсов на участках переменного тока: 1 — контактная сеть; 2 — шунтирующий разъеди- нитель; 3—воздушный промежуток; 4 — заземляющие штанги; 5 — рельсы; 6—поперечные перемычки; 7— нейтральная вставка 2.2.3. Ответственность за установку и снятие заземляющих штанг возлагается на представителя ЭЧ, который после получения прика- за от энергодиспетчера о снятии напряжения заземляет контактную сеть в указанных руководителем путевых работ местах на фронте работ и выдает на месте руководителю путевых работ письменное разрешение на производство работ. После окончания работ руководитель путевых работ, убедившись, что все рельсовые стыки сболчены, установлены перемычки дроссель- трансформаторов (ДТ), заземления опор контактной сети и других со- оружений восстановлены, путевые машины приведены в транспортное положение, люди удалены с ферм машин и открытых площадок, отме- чает время окончания работ на письменном уведомлении, находящемся у представителя ЭЧ. Основные заземляющие штанги (в начале и кон- це фронта работ) снимаются последними и только после отметки об окончании работ. После снятия этих штанг контактная сеть считается под напряжением и приближение к ним работающих с имеющимися у них предметами и инструментами ближе чем на 2 м запрещается. Работники пути доставляют заземляющие штанги на место ра- бот и уносят после их окончания. 65
2.3. Меры электробезопасности при смене стрелочных переводов с применением дрезин Смена стрелочных переводов с применением дрезин, мотовозов, авто- мотрис (типа АГМу, ДГКу, МПТ, АГД и др.), имеющих перемещение стрелы только в горизонтальной плоскости или кинематически ограни- ченный подъем стрелы в пределах габарита подвижного состава на высо- те 5300 мм над уровнем верха головки рельса, может производиться без снятия напряжения с контактной сети при высоте подвески контактного провода над уровнем верха головки рельса не ниже 5750 мм. Для пропуска обратного тягового тока и обеспечения безопасно- сти при смене одного из крайних (входного или выходного) стре- лочных переводов на любой станции однопутного (рис. 4.10, «) или двухпутного (рис. 4.10, б) электрифицированного участка перед раз- боркой стрелочного перевода работники пути должны установить временную продольную перемычку параллельно разрыву рельсо- вого пути (рис. 4.11, «). Перемычка должна быть из медного прово- да сечением не менее 100 мм2 — на участках переменного тока и не менее 240 мм2 — на участках постоянного тока. a ---------------------------------- б Рис. 4.10. Смена крайних (входных или выходных) стрелочных переводов на электрифицированных участках (кружком обведены сменяемые крайние входные или выходные, путей примыкания стрелочные переводы): a — однопутных; б — двухпутных Вместо указанной перемычки можно использовать заранее уложен- ные и скрепленные типовыми накладками рельсы Р38, Р43, Р50, Р65, соединенные с обоими целыми рельсами ремонтируемого пути попе- речными перемычками указанного выше сечения (рис.4.11, б). Вместо типовых накладок могут применяться дублирующие соединители того же сечения, что и временная продольная перемычка. 66
Рис. 4.11. Схема установки временных продольных перемычек при смене одного из крайних стрелочных переводов: а — перемычка из медного провода; б — перемычка из заранее уложенных и скрепленных типовыми накладками рельсов; 1 — электрифицированные пути; 2 — сменяемый стрелочный перевод; 3 — устанавливаемая временная продольная перемычка из медного провода (а) или заранее уложенные и скрепленные типовыми накладками рельсы (б); 4—крюковые болты или струбцины Перемычки (продольная и поперечная) надежно прикрепляются струбцинами (или двумя крюковыми болтами к каждому рельсу) к подошвам обоих рельсов ремонтируемого пути. Заземляющие проводники опор контактной сети, находящиеся на фронте работ, вначале присоединяются непосредственно или с помо- щью дублирующей перемычки к временной продольной перемычке (рельсу), а затем отсоединяются со сменяемых рельсов. После сболчи- вания всех рельсовых стыков стрелочного перевода заземляющие про- водники присоединяются к вновь уложенным рельсам и только пос- ле этого отсоединяются от временной перемычки и снимаются. 67
При смене стрелочных переводов на тупиковых электрифициро- ванных путях (тупиковые пути к пассажирским платформам, по- грузо-выгрузочные пути и т.п.) для обеспечения безопасности ра- ботающих следует либо снять напряжение с контактной сети ремон- тируемых путей (если к ним не подключено еще несколько контак- тных подвесок), либо установить продольную перемычку и выпол- нять работы без снятия напряжения. При этом контактную сеть ремонтируемых путей заземлять не требу- ется, приближаться к контактным подвескам ближе чем на 2 м запрещается. При смене всех остальных стрелочных переводов (кроме крайних) без снятия напряжения с контактной сети установки временной продольной перемычки не требуется, так как возникающий разрыв в рельсовом пути всегда замыкается другими электрифицированными путями станции. 2.4. Меры электробезпасности при смене стрелочных переводов с применением путеукладочного или стрелового крана со снятием напряжения с контактной сети На однопутном участке (см рис. 4.10, «) для смены одного из край- них (входного или выходного) стрелочных переводов на станции с тя- говой подстанцией, когда появляется разрыв в рельсах главного пути, не замкнутый тяговыми рельсами других путей станции, все питающие фидеры контактной сети на тяговой подстанции должны быть отклю- чены. При этом питание ЭПС на соседних перегонах осуществляется от смежных тяговых подстанций. Напряжение с контактной сети главного и бокового ремонтируемых путей снимается, и контактные подвески этих путей заземляются со всех сторон сходящихся путей. На участках переменного тока со стороны секционного изолятора на боковом пути должны быть установлены две заземляющие штанги с расстоянием меж- ду ними не более 200 м. На участках постоянного тока расстояние от стрелочного перевода до крайних заземляющих штанг не должно пре- вышать 300 м. Установленные заземляющие штанги не должны входить в габарит подвижного состава и должны позволять производить манев- ровые работы. Нижний фиксирующий трос над сменяемым стрелочным переводом на время производства работ на контактной сети (опускание и подъем контактных подвесок) заземляют. При работе крана заземле- ние с нижнего фиксирующего троса может быть снято. 68
На станциях без тяговой подстанции напряжение со всех контак- тных подвесок должно быть снято, а контактные подвески у места работ заземлены указанным выше способом. На двухпутном участке (рис. 4.10, о) для смены любого стрелоч- ного перевода (независимо от наличия или отсутствия тяговой под- станции на станции) напряжение с контактных подвесок ремонтируемых путей должно быть снято и контактные подвески заземлены со всех сторон сходящихся путей. При производстве работ по смене стрелочных переводов одновременно по двум главным путям на станции с тяговой подстанцией, когда появля- ется разрыв в рельсах главных путей, не замкнутый тяговыми рельсами других путей станции, все питающие фидеры контактной сети на тяго- вой подстанции должны быть отключены. Питание ЭПС на соседних перегонах осуществляется от смежных тяговых подстанций. Напряже- ние с контактных подвесок обоих главных путей должно быть снято и контактные подвески заземлены со всех сторон сходящихся путей. Если на станции нет тяговой подстанции, напряжение должно быть снято с контактных подвесок главных путей и контактные под- вески заземлены. При установке временной продольной перемычки (см рис. 4.11) для пропуска обратного тягового тока и обеспечения безопасности на од- нопутном или двухпутном участке напряжение может быть снято толь- ко с контактных подвесок ремонтируемых путей. При смене всех остальных (кроме крайних) стрелочных перево- дов на однопутных или двухпутных участках, когда возникающий разрыв в рельсовом пути, в том числе и в главном, всегда замыкает- ся другими электрифицированными путями станции, напряжение снимается с контактных подвесок ремонтируемых путей, и эти под- вески заземляются со всех сторон сходящихся путей. В этих случаях на станциях временную продольную перемычку параллельно раз- бираемому стрелочному переводу не устанавливают. Для смены стрелочного перевода в месте примыкания однопут- ного электрифицированного участка к станции (см. рис. 4.10) напряжение с контактных подвесок ремонтируемых путей необхо- димо снять и контактные подвески заземлить со всех сторон сходя- щихся путей. 69
При смене стрелочных переводов на станциях стыкования контакт- ные подвески заземляются так же, как и на участках переменного тока. Если на опорах заземленной контактной сети в пределах фронта путевых работ подвешены провода питающей или усиливающей ли- ний, провода системы ДПР, ВЛ напряжением выше 1 кВ, находящиеся под напряжением, то указанные опоры до отключения заземляющих спусков от рельсов должны быть заземлены работниками путевого хо- зяйства на целый рельсовый путь посредством дублирующей перемыч- ки, заземление указанных опор контактной сети посредством дубли- рующей перемычки выполняется до выдачи работником ЭЧ, ответствен- ным за электробезопасность, письменного разрешения на работу. Если параллельно стрелочному переводу уложена временная продольная пе- ремычка, то заземляющие спуски опор контактной сети должны быть подключены к этой перемычке, а дублирующую перемычку устанав- ливать не требуется. После снятия напряжения с контактных подвесок и их заземления электромонтеры ЭЧК7 с автодрезины или с изолирующей съемной выш- ки, установленной на стрелочном переводе, отсоединяют шлейфы сек- ционных разъединителей, опускают полиспастами контактные подвес- ки, смещают их в пределах зоны работы крана от оси пути и закреп- ляют. Подвески опускают (поднимают) равномерно, не допуская пе- регрузки соседних опор. При необходимости разъединяется ниж- ний фиксирующий трос, предварительно закрепленный на времен- ных струнах. В случае невозможности закрепления нижнего фикси- рующего троса или разрегулировки контактных подвесок на сосед- них путях допускается во время “окна” пропуск ЭПС с опущенны- ми токоприемниками. Указанные работы на контактной сети выполняются электро- монтерами ЭЧК до постановки крана на стрелочный перевод. Во время работы крана не допускается соприкосновение крана и его частей, стропов и груза с опорами и проводами контактной сети. После укладки нового стрелочного перевода электромонтеры ЭЧК с автодрезины или с изолирующей съемной вышки производят подъем контактной подвески над стрелочным переводом, установку ее в пре- жнее положение, регулировку и подключение к ней шлейфов секци- 7 ЭЧК — район контактной сети. 70
онных разъединителей. Производитель работ на контактной сети докладывает руководителю путевых работ и энергодиспетчеру об окончании работ на контактной сети и о возможности подачи на нее напряжения. По окончании всех работ руководитель путевых работ производит запись в Журнале (форма ДУ-46) осмотра путей, стрелочных переводов, устройств СЦБ, связи и контактной сети или дает телефонограмму с подписью) об окончании всех работ и от- крытии движения поездов по замененному стрелочному переводу. 3. Определение требований электробезопасности при работе путевых машин и использовании путевого электрифицированного инструмента 3.1. При производстве работ на пути с применением путеуклад- чиков, выправочно-подбивочно-отделочных машин типа ВПО-ЗООО, щебнеочистительных машин, электробалластеров при подъемке пути, стреловых кранов на электрифицированных участках напряжение с контактной сети, как правило, должно быть снято на весь период ра- бот, а контактная сеть заземлена. Снятия напряжения с контактной сети не требуется в следующих случаях: при работе электробалластеров по рихтовке пути, по дозировке бал- ласта, при работе выправочно-подбивочных машин цикличного действия и рельсоочистительных машин типа РОМ; при работе дрезин, мотовозов, автомотрис с крановыми устрой- ствами, имеющих перемещение стрелы только в горизонтальной плоскости или кинематически ограниченный подъем стрелы в пре- делах габарита подвижного состава по высоте 5300 мм (машины типа АГМу, ДГКу, МПТ, АГД и другие, не требующие отсоедине- ния заземления опор и иных проводов от рельсов), при высоте под- вески контактного провода над уровнем верха головки рельса не ниже 5750 мм. При работе указанных машин (при необходимости) следует все провода, проложенные по шпалам, заземления опор контактной сети и другие устройства отвести за пределы габарита машин в рабочем состоянии без нарушения их целостности. 71
Отвод и восстановление заземлений производится работниками пути под наблюдением представителя ЭЧ. При работе электробалластера, щебнеочистительных и рихто- вочных устройств, машин типа ВПО-ЗООО в местах подключения к рельсам рабочих заземлений представитель ЭЧ эти заземления дол- жен отключить от рельсовой сети. Перед их отключением должны быть отключены электроустановки, имеющие эти рабочие заземления (тяговая подстанция может быть ос- тавлена работающей с переводом в режим поста секционирования), а также комплектные трансформаторные подстанции ( КТП), установлен- ные на АТП, ПС, ППС, ППП8 для питания собственных нужд, под- ключенные к системе ДПР. Перед отключением от рельса или от ДТ спуска группового зазем- ления опор последний должен быть подключен посредством дублирую- щей перемычки к рельсу этого же пути за пределами фронта работ. Во время работы или следования путевых машин работники, обслу- живающие эти машины, должны находиться в кабинах управления или хозяйственных помещениях. При проходе в кабину управления, помеще- ние электростанции или хозяйственное помещение, а также при выхо- де из них необходимо соблюдать осторожность и не иметь в руках предметов, которыми можно случайно коснуться контактных про- водов или проводов ВЛ или приблизиться к ним меньше чем на 2 м. Для предупреждения работников, обслуживающих путевые маши- ны тяжелого типа, об опасности приближения к находящимся под на- пряжением проводам контактной сети и ВЛ, на этих машинах на вы- соте 3,5 м над уровнем головки рельсов у лестниц, ведущих на крышу, должен быть нанесен предупреждающий знак — “Остерегайся кон- тактного провода”. 3.2. При производстве работ с применением путевого электроин- струмента могут использоваться различные источники электроснабжения. 3.2.1. В случае использования передвижной электростанции бензо- электрический агрегат устанавливают на обочине земляного полотна на расстоянии от крайнего рельса не ближе 2 м. Заземляющий провод 8 АТП — автотрансформаторный пункт питания контактной сети; ПС—пост секционирования контактной сети; ППС—пункт параллельного соединения контактных подвесок; ППП—пункт подготовки к рейсу пассажирских поездов. 72
электросети присоединяют к специальной клемме на щите электро- станции. Рама электростанции также обязательно заземляется. Зазем- ление устанавливают непосредственно около электростанции. Для это- го используют металлическую трубу или стержень длиной 1,1... 1,2 м. Заземлитель забивают в предварительно увлажненный грунт на глу- бину не менее 1 м и на расстоянии не ближе 2 м от крайнего рельса. 3.2.2. Продольное электроснабжение инструментов осуществля- ется: от стационарных подстанций с подвешенной низковольтной линией между ними или от переносных трансформаторов. Способ состоит в том, что на опорах контактной сети или на само- стоятельных опорах подвешивают две цепи: высоковольтную (напря- жением 10 кВ) и низковольтную (напряжением 380 или 220 В). Низко- вольтная сеть получает питание через мачтовые понижающие транс- форматорные подстанции. 3.2.3. Для подачи электроэнергии к инструментам используется пе- реносная кабельная сеть, в комплект которой входит магистральный провод, ответвительные кабели и распределительные коробки. Магист- ральный кабель укладывают в сухих местах по наружному краю обо- чины (на станциях—по широкому междупутью), а при необходимости укладки кабеля через путь его прокладывают между шпалами под рель- сами. Через переезды кабель укладывают в трубе. Магистральный и ответвительный кабели оборудуют штепсельными муфтами. При- соединение инструмента к кабелю другими способами запрещается. Для примера на рис. 4.12 приведена схема переносной кабель- ной сети с питанием от передвижной электростанции 1. Такая сеть состоит из магистрального кабеля 2 марки КРПТ сечением 3x10 + 1x6 мм2 и длиной 100—150 м, распределительных коробок 3, кабе- лей 4 сечением 3x2,5 + 1x1,5 мм2, подводящих ток к инструментам, и соединительных муфт, укрепленных на концах этих кабелей. Если число инструментов больше, чем может быть подключено к рас- пределительной коробке, пользуются дополнительным кабелем 5. Распределительная коробка имеет шесть розеток, из которых две торцевые служат для подключения магистрального кабеля, а четы- ре боковые — для подводящих. 73
К электроинструменту В кабеле электросети должно быть четыре провода. Четвертый (с изоляцией другого цвета) служит для заземления. Этот заземля- ющий провод внутри коробки выключателя соединен с ее корпу- сом, а значит, и с корпусом электроинструмента. Более подробно схемы питания механизированного путевого инст- румента и вопросы электробезопасности при работе с ним рассмотре- ны в специальной литературе [61]. 74
Приложения Приложение 1 Характеристика помещений в зависимости от условий среды [38] Характеристика помещений Условия среды Сухие Относительная влажность не более 60 % Влажные Относительная влажность 60-75 %, причем выделение паров и влаги происходит кратковременно Сырые Относительная влажность превышает 75 % Особо сырые Относительная влажность близка к 100 % (стены, пол, потолок покрыты влагой) Жаркие Температура в помещении длительное время превышает +35 ° С Пыльные Наличие пыли в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов С химически активной средой Наличие паров или отложений, разрушающих изоляцию и токоведущие части электрооборудования Приложение 2 Классификация помещений (условий работ) по степени опасности поражения людей электрическим током [38] Условия, создающие опасность Примеры помещений Без повышенной опасности Отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность (см. ниже) С повышенной опасностью Характеризуются наличием (одного из признаков): а) сыростью б) токопроводящей пылью в) токопроводящих полов (металлических, зем- ляных, железобетонных, кирпичных) г) возможностью одновременного прикосновения че- ловека к имеющим соединение с землей металлоконструкци- ям зданий, механизмов, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции) — с другой Особо опасные Характеризуются наличием: а) особой сырости б) химически активной среды в) одновременно двух или более условий повышен- ной опасности Административные и жилые помещения (кроме ванны и ку- хонь) Механические и ли- тейные цеха, поме- щения тяговых под- станций Аккумуляторные и гальванические уча- стки, склады кислот Примечание. Территории наружных электроустановок приравниваются к осо- бо опасным помещениям. 75
Приложение 3 Характеристики некоторых плавких предохранителей [20] Тип ^НОМ? В Номинальный ток /ном, А предохранителя плавкой вставки ПН2-100 -380 100 30, 40, 50, 60, 80, 100 ПН2-250 -380 250 80, 100, 120, 150, 200, 250 ПН2-400 -380 400 200, 250, 300, 400 ПН2-600 -380 600 300, 400, 500, 600 ПР2 -220 60 6, 10,15, 20, 25, 35, 45, 60 НПН-60 -500 60 6, 10, 15, 20, 25, 30,40, 60 Приложение 4 Характеристика закрытых обдуваемых двигателей единой серии 4А [20] Тип N, кВт cos а Р Тип N, кВт cos а Р 4А71В2 1,1 0,87 5,5 4А132М2 10 0,9 7,5 4А80А2 1,5 0,85 6,5 4А1602 15 0,91 7,5 4А80В2 2,2 0,87 6,5 4А160М2 18,5 0,92 7,5 4A90L2 3 0,88 6,5 4A180S2 22 0,91 7,5 4А1002 4 0,89 6,5 4А200М2 30 0,9 7,5 4A100L2 5,5 0,89 7,5 4A220L2 37 0,89 7,5 4А112М2 7,5 0,88 7,5 4А225М2 45 0,9 7,5 Примечание, р — коэффициент перегрузки. Приложение 5 Отношение длительно допустимого тока для провода или кабеля к номинальному току плавкой вставки предохранителей [20] Ток и тип защитного аппарата Коэффициент защиты Для сетей при их обязательной защите от перегрузки Для сетей, не требую- щих защи- ты от пере- грузки провода с резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией кабели с бу- мажной изоляцией взрыво- и пожаро- опасные помеще- ния, жилые поме- щения невзрыво- и непо- жароопасные про- изводственные помещения Номинальный ток плавкой вставки пре- дохранителей 1,25 1,о 1,о 0,33 76
Приложение 6 Значения длительно допустимых токовых нагрузок для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами [38] Сечение ЖИЛЫ, мм2 Ток, А, для проводов, проложенных в одной трубе открыто двух одно- жильных трех од- ножиль- ных четырех одножиль- ных одного двухжиль- ного одного трех- жильного 2,5 24 20 19 19 19 16 4,0 32 28 28 23 25 21 6,0 39 36 32 30 31 38 10,0 60 50 47 39 42 38 16,0 75 60 60 55 60 55 25,0 105 85 80 70 75 65 35,0 130 100 95 85 95 75 50,0 165 140 130 120 125 105 70,0 210 175 165 140 150 135 95,0 255 215 200 175 190 165 120,0 295 245 220 200 230 190 150,0 340 275 255 — — — Приложение 7 Значения длительно допустимых токовых нагрузок для кабелей с алюминиевыми жилами, резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках [38] Сечение жилы, мм2 Длительно допустимый ток. А, для кабелей ОДНОЖИЛЬНЫХ двужильных трехжильных в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле 2,5 23 21 34 19 29 4,0 31 29 42 27 38 6,0 38 38 55 32 46 10,0 60 55 80 42 70 16,0 75 70 105 60 90 25,0 105 90 135 75 115 35,0 130 105 160 90 140 50,0 165 135 205 ПО 175 70,0 210 165 245 140 210 95,0 250 200 295 170 255 120,0 295 230 340 200 295 150,0 340 270 390 235 335 185,0 390 310 440 270 385 Примечание. Для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ допустимые токи выбирают как для трехжильных кабелей с коэффициентом 0,92. 77
Приложение 8 Значения длительно допустимых токовых нагрузок для кабелей до 1 кВ с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами (в свинцовой или алюминиевой оболочке), прокладываемых в воздухе [38] Сечение, мм2 Ток, А, для кабелей ОДНОЖИЛЬНЫХ двужильных трехжильных четырехжильных 6 — 42 35 — 10 75 55 46 45 16 90 75 60 60 25 125 100 80 75 35 155 115 95 95 50 190 140 120 110 70 235 175 155 140 95 275 210 190 165 120 320 245 220 200 150 360 290 255 230 185 405 — 290 260 240 470 — 330 — Приложение 9 Приближенные значения полных сопротивлений ZT обмоток масляных трансформаторов при номинальном напряжении обмоток высшего напряжения 6—10 кВ [20] Мощность трансформа- тора, кВ-А ZT, Ом, при схеме соединения обмоток Мощность трансформа- тора, кВ-А ZT, Ом, при схеме соеди- нения обмоток У/Ун А/Ун У/Ун А/Ун 20 4,012 1,08 250 0,312 0,090 25 3,110 0,906 400 0,195 0,056 40 1,949 0,562 630 0,129 0,042 63 1,237 0,360 1000 0,081 0,027 100 0,799 0,226 1600 0,054 0,017 Приложение 10 Приближенные значения полных сопротивлений ZT обмоток сухих трансформаторов [52] Мощность трансформа- тора, кВ-А Схема соеди- нения обмоток ZT, Ом Мощность трансформа- тора, кВ-А Схема соеди- нения обмоток ZT, Ом 160 А/Ун 0,165 560 У/Ун 0,130 180 У/Ун 0,453 630 А/Ун 0,042 250 А/Ун 0,106 750 У/Ун 0,109 320 У/Ун 0,254 1000 А/Ун 0,027 400 А/Ун 0,066 78
Приложение 11 Активные /?по1 и внутренние реактивные Хпог погонные сопротивления стальной полосы прямоугольного сечения при переменном токе (50 Гц), Ом/км [52] Разме- ры, мм Сечение, мм2 ^пог ^ПОГ ^пог ^ПОГ ^пог ^ПОГ ^пог ^пог при ожидаемой плотности тока в проводнике, А/мм2 0,5 1,0 1,5 2,0 20,4 80 5,24 3,14 4,20 2,52 3,48 2,09 2,97 1,78 30,4 120 3,66 2,20 2,91 1,75 2,38 1,43 2,04 1,22 30,5 150 3,38 2,03 2,56 1,54 2,08 1,25 — — 40,4 160 2,80 1,68 2,24 1,34 1,81 1,09 1,54 0,92 50,4 200 2,28 1,37 1,79 1,07 1,45 0,87 1,24 0,74 50,5 250 2,10 1,26 1,60 0,96 1,28 0,77 — — 60,5 300 1,77 1,06 1,34 0,8 1,08 0,65 — — Приложение 12 Приближенные значения удельных электрических сопротивлений различных г рунтов и воды [11] Грунт, вода Удельное сопротивление, Ом-м Грунт, вода Удельное сопротивление, Ом-м Глина 40 Чернозем 20 Суглинок 100 Земля садовая 40 Песок 700 Каменистый 800 Супесь 300 Скалистый 10 000 Торф 20 Вода речная 10-100 Приложение 13 Признаки климатических зон для определения коэффициентов сезонности [11] Характеристика климатической зоны Климатические зоны РФ I II III IV Средняя многолетняя низшая температура (январь), °C -20 ...-15 -14 ...-10 -10 ... 0 0 ... +5 Средняя многолетняя высшая температура (июль), °C +16 ... +18 +18 ... +22 +22 ... +24 +24 ... +26 Среднегодовое количество осадков, см 40 50 50 30 ... 50 Продолжительность замерза- ния вод, дни 190 ... 170 150 100 0 79
Приложение 14 Коэффициенты сезонности у для однородной земли [11] Тип электродов, м Климатические зоны I II III IV Вертикальный длиной 3 1,5-1,9 1,3-1,7 1,2-1,5 1,0-1,3 Горизонтальный длиной 10 4,1-9,3 2,6-5,9 2,0-4,2 1,1-2,5 Горизонтальный длиной 50 3,6-7,2 2,4-4,8 1,6-3,2 1,1-2,2 Приложение 15 Коэффициенты использования вертикальных заземлителей т|в [11] а/1 Число заземлителей, п 1 4 6 10 20 1 40 60 100 Заземлители размещены в ряд 1 0,85 0,73 0,65 0,59 0,48 — — — 2 0,91 0,83 0,77 0,74 0,67 — — — 3 0,94 0,89 0,85 0,81 0,76 — — — Заземлители размещены по контуру 1 — 0,69 0,61 0,56 0,47 0,41 0,39 0,36 2 — 0,78 0,73 0,68 0,63 0,58 0,55 0,52 3 — 0,85 0,80 0,76 0,71 0,66 0,64 0,62 Примечание, all— отношение расстояния между одиночными заземлителями к их длине. Приложение 16 Коэффициенты использования горизонтальной полосы связи т|г [11] а/1 Число вертикальных заземлителей, и 4 6 10 20 40 60 100 Вертикальные заземлители размещены в ряд 1 0,85 0,77 0,72 0,62 0,42 — — — 2 0,94 0,80 0,84 0,75 0,56 — — — 3 0,96 0,92 0,88 0,82 0,68 — — — Вертикальные заземлители размещены по контуру 1 — 0,45 0,40 0,34 0,27 0,22 0,20 0,19 2 — 0,55 0,48 0,40 0,32 0,29 0,27 0,23 3 — 0,70 0,64 0,56 0,45 0,39 0,36 0,33 80
Приложение 17 Перечень путевых работ, производство которых необходимо согласовывать с руководством дистанции электроснабжения или района контактной сети [41] На всех железных дорогах 1. Земляные работы в местах, имеющих устройства электроснабжения. 2. Работы на искусственных сооружениях и других местах на рас- стоянии менее 2 м от проводов, находящихся под напряжением, требу- ющих отключения подвешенных на них линий электропередач. На электрифицированных участках железных дорог 1. Работы, требующие снятия напряжения с контактной сети, а так- же другие путевые работы, при которых необходимо отсоединение, присоединение заземлений, отсасывающих фидеров и дроссель-транс- форматоров к ним. 2. Рихтовка пути более чем на 2 см. 3. Подъемка пути более чем на 6 см или изменение возвышения на- ружного рельса кривой свыше 1 см. 4. Работы, вызывающие нарушения габарита подвески контактного провода и опор контактной сети. 5. Работа путеукладочных кранов, щебнеочистительных, балласти- ровочных, выправочно-подбивочных и других путевых машин, при ко- торой требуется снятие напряжения. 6. Сплошная смена металлических частей стрелочного перевода. 7. На участках переменного тока сплошная смена рельсов в подъезд- ном пути тяговой подстанции. Приложение 18 Сечение нулевых и заземляющих жил силовых кабелей 1...3 кВ [18] Основная жила, мм2 1,5 2,5 4 6 10 25 35 50 70 95 120 150 Нулевая (четвертая) жила, мм2 1,0 1,5 2,5 4 16 16 16 25 35 50 70 70 81
Рекомендуемая литература 1. Баранов Е.А., Зельвянский Я. А. Техника безопасности при эк- сплуатации контактной сети электрифицированных железных до- рог и устройств электроснабжения автоблокировки. — М.: Транс- порт, 1975. — 120 с. 2. Вайнштейн Л.И. Меры безопасности при эксплуатации электро- хозяйства потребителей.—2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатом- издат, 1984. — 240 с. 3. Г ордой Г.Ю., Вайнштейн Л .И. Электротравматизм и его предуп- реждение. — М.: Энергоатомиздат, 1982. — 208 с. 4. ГордонС.В. Монтаж заземляющих устройств. — М.: Энергоатом- издат, 1987 —124 с. 5. ГОСТ 12.1.009—76. ССБТ. Электробезопасность. Термины и оп- ределения. — М.: Изд-во стандартов, 1976. 6. ГОСТ 12.1.013—78. ССБТ. Строительство. Электробезопасность. Общие требования. — М.: Изд-во стандартов, 1978. 7. ГОСТ 12.1.019—79. ССБТ. Электробезопасность. Общиетребо- вания безопасности и номенклатура видов защиты. — М.: Изд-во стан- дартов, 1979. 8. ГОСТ 12.1.030—81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное за- земление, зануление. — М.: Изд-во стандартов, 1981. 9. ГОСТ 12.1.038—82. ССБТ. Электробезопасность. Предельно до- пустимые уровни напряжений прикосновения и токов. — М.: Изд-во стандартов, 1982. 10. ГОСТ 12.1.050—90. ССБТ. Электробезопасность. Расстояния безо- пасности в охранной зоне электропередач напряжением более 1000 В. — М.: Изд-во стандартов, 1990. 11. Долин И. А. Основы техники безопасности в электроустановках. — М.: Энергия, 1986. — 408 с. 12. Евлашенко Ф.В. Техника безопасности в хозяйстве сигнализа- ции связи. -М.: Транспорт, 1963. - 144 с. 13. Инженерные решения по охране труда в строительстве / Под ред. Г.Г. Орлова. — М.: Стройиздат, 1985.—278 с. 14. Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на элек- трифицированных дорогах / МПС РФ, Управление электрификации и электроснабжения; Утв. Зам.мин. ПС, Ц,Э-191 от 10.06.93. — 68 с. 82
15. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооруже- ний: РД 34.21.122-87. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 56 с. 16. Исаев И.П., Фрайфельд А.В. Беседы об электрической железной дороге. — М.: Транспорт, 1989. — 359 с. 17. Каминский Е.А. Квартирная электропроводка и как с ней обра- щаться. — 7-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 255 с. 18. Карпов Ф. Ф., Козлов В. И. Справочник по расчету проводов и кабелей. — М.: Энергоиздат, 1969. — 336 с. 19. Князевский Б. А. и др. Охрана труда в электроустановках / Б.А. Князевский, Т.П. Марусова, И.А. Чекалин, И.В. Шипунов. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 336 с. 20. Князевский Б. А. Электроснабжение промышленных предпри- ятий. — 3-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 400 с. 21. Кораблев В.И. Электробезопасность на предприятиях химичес- кой промышленности: Справочное изд. — М.: Химия, 1991. — 240 с. 22. Королькова В.И. Электробезопасность на промышленных предприятиях. — М.: Машиностроение, 1970. — 522 с. 23. Косарев Б.И. Электробезопасность в тяговых сетях перемен- ного тока. — М.: Транспорт, 1988. — 160 с. 24. Косарев Б.И., ЗельвянскийЯ.А. Электробезопасность в системе электроснабжения железных дорог. — М.: Транспорт, 1983. — 200 с. 25. Луковников А.В. Охрана труда. — 6-е изд. — М.: Агропро- миздат, 1991. — 318 с. 26. Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. — Л.: Энерго- атом-издат, 1991. — 480 с. 27. Методические рекомендации по проектированию заземляющих устройств железнодорожных электроустановок в районах вечной мер- злоты. — М.: ВНИИ транспортного строительства, 1985. — 125 с. 28. Михайлов А.Ф., Ефимов Г.К. Охрана труда в хозяйстве сиг- нализации и связи. — М.: Транспорт, 1979. — 151 с. 29. Найфельд М.Р. Заземление, защитные меры безопасности. - Л.: Энергия, 1971. - 311 с. 30. Охрана труда в грузовом хозяйстве (с примерами решения задач)/В.И. Бекасов, И.Е.Лысенко, В.А.Муратовидр. — М.: Транс- порт, 1984. — 182 с. 31. Правила применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках. — 8-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 64 с. 83
32. ПОТ Р М-016-2001. Межотраслевые правила по охране труда (пра- вила безопасности) при эксплуатации электроустановок. — М.: Главго- сэнергонадзор, 2001. 33. Правила по охране труда при содержании и ремонте желез- нодорожного пути и сооружений. ПОТ РО-32-ЦП-652-99. — М.: Транспорт, 1999. — 112 с. 34. Правила техники безопасности и производственной санита- рии при эксплуатации контактной сети электрифицированных же- лезных дорог и устройств электроснабжения автоблокировки. ЦЭ- 750. М.: Транспорт, 2000. — 80 с. 35. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъем- ных кранов. ПБ 10-382-00. Утв. ГортехнадзоромРФ от 31.12.99, №98. 36. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъ- емных кранов (машин). ЦРБ-278; Утв. МПС 04 мая 1994 г. — М.: Транспорт, 1995. — 212 с. 37. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 6-е издание. — М.: Энергоиздат, 1986. — 648 с. 38. Правила устройства электроустановок. 7-е издание. Раздел 1. Утв. Министерством энергетики от 8 июля 2002 г., № 204. — СПб.: Изд. ДЕАН, 2002.— 61 с. 39. Правила технической эксплуатации электроустановок потре- бителей. — М.: Энергосервис, 2003. — 279 с. 40. Правила электробезопасности для работников железнодорож- ного транспорта на электрифицированных железных дорогах (ЦЭ-346; Утв. МПС 22.09.95). — М.: Транспорт, 1995. — 61 с. 41. Проектирование средств защиты от опасных и вредных произ- водственных факторов (инженерные расчеты): Учебное пособие. 4.2 / Под ред. А.С.Бадаева. — СПб.: ПГУПС, 1995. — 136 с. 42. Равикович И.Д. Техника безопасности в передвижных элект- роустановках. — М.: Энергия, 1976. — 144 с. 43. Ревякин А.И., Кашолкин Б.И. Электробезопасность и противо- пожарная защита в электроустановках. — М.: Энергия, 1980. — 160 с. 44. Рудницкий А.М. и др. Электробезопасность на объектах же- лезнодорожного транспорта: Методические указания к дипломно- му проектированию / А.М Рудницкий, С.Н. Шатило, М.И. Грунто- ва. — Гомель.: БелИИЖТ, 1990. — 66 с. 84
45. Сабарно Р.В. Зануление в электроустановках и методика рас- чета. — Киев: общ-во “Знание”, 1979. — 20 с. 46. Сабарно Р.В. Выбор и расчет заземляющих устройств. — Киев: общ-во “Знание”, 1970. — 31 с. 47. СНиП 3.08.01-85. Механизация строительного производства. Рельсовые пути башенных кранов. — М.: Стройиздат, 1985. 48. СНиП 3.05.06-85. Электрические устройства.—М.: Стройиздат, 1985. 49 Справочник по проектированию электрических сетей в сельс- кой местности / Под ред. П.А. Каткова. — М.: Энергия, 1980. — 350 с. 50. Справочник по проектированию электроснабжения. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 427 с. 51. Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование: Спра- вочник / Под ред. С.В. Белова. — М.: Машиностроение, 1989. — 368 с. 52. Тарасов А.Н. Энергетические установки в транспортном стро- ительстве. — М.: Транспорт, 1988. — 264 с. 53. Терешин В.С., Назаренко Г.Я. Охрана труда в путевом хо- зяйстве: Учеб, пособие для ПТУ. — М.: Транспорт, 1983. — 263 с. 54. Федоров А. А. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприя- тий. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 368 с. 55. Черкасов В.Н. Пожарно-техническая экспертиза электротех- нической части проекта. — М.: Стройиздат, 1987. — 104 с. 56. Шипунов Н.В. Защитное отключение.—М.: Энергия, 1971.—208 с. 57. Шорин В.И. Электробезопасность в строительстве. — М.: Ин- формэнерго, 1978. — 58 с. 58. Электробезопасность в машиностроении / Б.А.Князевский, А.И.Ревякин, Н.А.Чекалин, Л.Е.Трунковский.—М.: Машиностроение, 1980.— 240 с. 59. Электробезопасность на промышленных предприятиях: Справоч- ник / Р.В.Сабарно, А.Г.Степанов и др. — Киев.: Техника, 1985. — 288 с. 60. Путевой механизированный инструмент: Справочник / Под ред. В.М. Бугаенко, Р.Д. Сухих. — М.: Транспорт, 2000. — 368с. 85
Содержание введение.........................................з Пример 1. Проектирование системы зануления для участка мойки изделий........................6 Пример 2. Анализ и выбор технических способов и средств обеспечения электробезопасности для ремонтного предприятия......................23 Пример 3. Разработка мер обеспечения электробезопасности для башенного крана.........39 Пример 4. Разработка мер по обеспечению электробезопасности при производстве путевых работ на электрифицированных железных дорогах...55 Приложения .....................................75 Рекомендуемая литература........................82 86
Учебное издание Олег Игоревич Тихомиров, канд. техн, наук доцент Геннадий Константинович Зальцман, канд. техн, наук профессор Анатолий Павлович Пронин, канд. техн, наук доцент Инженерные решения по охране труда. Электробезопасность Учебное пособие для вузов железнодорожного транспорта Редактор В.Д. Власов Корректор Н.А. Каменская Компьютерная верстка С.С. Хохлова Изд. лиц. ИД №04598 от 24.04.2001 г. Подписано в печать 09.11.2004. Формат 60/90V16 . Усл. печ. л. 5,5. Тираж 5000 экз. Заказ Издательство «Маршрут» 107078, Москва, Басманный пер., 6 Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте