Электробезопасность в животноводстве

Защита сельскохозяйственных животных от поражения электрическим током. 

Электробезопасность, как отдельный раздел в области охраны труда в любом производстве занимает особое внимание. И все усилия, направленные на поддержание должного уровня энергобезопасности не подлежат сомнению. Кандидат технических наук А.И.Федорчук, доцент Белорусского государственного аграрного технического университета предложил рассмотреть проблему в иной плоскости. Во главу угла он поставил вопрос обеспечения электробезопасности на фермах крупного рогатого скота. Доклад на эту тему он представил на международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК», состоявшейся в Минске. 

Большинство помещений животноводческих ферм по степени угрозы поражения электрическим током относятся к особо опасным. Если животное попадает под напряжение по схеме «носовое зеркало − ноги», то в зависимости от значения напряжения прикосновения либо реф­лек­торно отдергивает голову (при напряжении до 20…25 В), либо падает. В обоих случаях цепь тока быстро разрывается и животное, как правило, не по­лучает серьезной электротравмы. При приложении напряжения «шаго­во­го» (между передними и задними ногами), а также по схеме «шея − ноги» по ме­ре роста напряжения последовательно наступают реакции: ощущение пока­лы­вания (проявляется в нарастающем беспокойстве), судорожное сокраще­ние мышц ног («подкашивание», приводящее к падению), фибрилляция сердца.

Систематическое воздействие на животных даже сравнительно низких напряжений, не представляющих какой-либо угрозы для их жизни, оказывает тем не менее на них вредное физиологическое влияние. Так, у дойных коров при длительном или систематическом воздействии на них напряжения от 4 В наблюдается задержка молокоотдачи, приводящая к существенному (до 30% и более) уменьшению продуктивности; при откорме − уменьшаются привесы и т. п.

В аварийных режимах напряжение прикосновения и напряжение шага должны быть не более 12 В (для комплексов 8 В) при замыкании на землю на ВЛ и на подстанции напряжением до 35 кВ, а при однофазном замыкании на корпус (открытые проводящие части) в сети до 1 кВ – также не более 12 В, если время возможного воздействия напряжения прикосновения свыше 10 с.

Вместе с тем, в последние годы в хозяйствах республики отмечались случаи массового электропоражения крупного рогатого скота, из-за недостаточности или неэффективности в первую очередь используемых мер электрозащиты, из которых основными являются устройства выравнивания электрических потенциалов (УВЭП), зануление и, в последнее время, устройств защитного отключения.

Однако, эффективность защиты животных от поражения электрическим током путем выполнения УВЭП из стержневых заземлителей с увеличением расстояния между ними от периферии к центру по арифметической прогрессии не всегда может быть обеспечена и при известных параметрах УВЭП зависит, в первую очередь, от удельного электрического сопротивления грунта в месте строительства. Расчеты показывают, что напряжение прикосновения превышает допустимое значение (12 В) при удельном электрическом сопротивлении грунта ρ > 60 Ом·м, что наблюдается достаточно часто (таблица 1).

Таблица 1 - Показатели эффективности УВЭП

Зануление — это преднамеренное электрическое соедине­ние с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (между фаз­ным и нулевым проводником) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и автоматичес­ки отключить поврежденное электрооборудование от питаю­щей сети. В качестве отключающих аппаратов используют­ся: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели.

Однако при эксплуатации электроустановок на фермах могут возникнуть ситуации, связанные с различной степенью опасности, в первую очередь при пробое напряжения на корпус (протяженную металлоконструкцию).

Например, если нулевой защитный проводник оборван, то при замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток I_з :

I_з =U/(r_з+r_on), 

где: r_з – сопротивление выравнивающих проводников; r_on – сопротивление контура заземления подстанции в совокупности с сопротивлениями повторных заземлений.

На корпусе возникнет напряжение относительно земли U_к :

В приведенных выше формулах не учтены сопротивления обмотки трансформатора и проводов сети, так как они малы по сравнению с r_o и r_з.

Ток I_з может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание защиты, т. е. установка может не отключиться.

Более то­го, в нулевом проводе сети и на зануленных электроустановках этой сети, т. е. выполненных правильно, появится напряжение U_o :

Поэтому выполнение устройств выравнивания электрических потенциалов на фермах без зануления крайне опасно.

Защитным отключением в электроустановках до 1 кВ называется автоматическое отключение всех фаз (полюсов) участка сети, обеспечивающее безопасные для человека (животных) сочетания тока и времени его прохождения при замыканиях на корпус или снижении уровня изоляции ниже определенного значения.. В последнем случае, (при снижении сопротивления изоляции), а также при прикосновении к фазе УВЭП и зануление не эффективны, поэтому устройство защитного отключения (УЗО) здесь незаменимо.

В УЗО реагирующем на токи утечки, которое является наиболее перспективным в животноводческих помещениях в качестве датчика используют трансформатор тока тороидального типа, в которой роль первичной обмотки выполняют фазные проводники.

В этой связи можно рекомендовать наиболее простой способ определения тока уставки данного УЗО:

I_уст= U_пр.доп.·Ќ₀/R_ж,

где R_ж – электрическое сопротивление тела животного, Ом; Ќ₀ – коэффициент в комплексной форме, определяющий соотношение между проводимостями относительно земли участков сети, находящихся по обе стороны УЗО дифференциального типа; выражение для этого коэффициента сложно, однако если проводимость участка сети в зоне защиты близка к проводимости незащищенного участка, то К₀ ≈ 1.

Приняв электрическое сопротивление тела коровы R_ж=400 Ом, а U_пр.доп.= 12В, получим: I_уст=30 мА. Устройствами защитного отключения в животноводческих помещениях должны быть оснащены розеточные группы, используемые для подключения переносных электроприборов, ручного электрифицированного инструмента с номинальным отключающим дифференциальным током УЗО (током уставки I_уст) не более 30 мА. Для обеспечения пожарной безопасности ферм с целью контроля состояния всей электропроводки на вводном распределительном щите целесообразно установить УЗО с током уставки 300 мА.

Таким образом, для эффективной защиты от поражения электрическим током в животноводческих помещениях необходимо использовать в едином комплексе зануление электрооборудования (система TN-C-S), выравнивание и уравнивание электрических потенциалов, защитное отключение при одновременном применении оболочек электрооборудования не ниже класса IР 35.