Основы электробезопасности

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Действие электрического тока на человека

Действие электрического тока на организм человека. С самого начала промышленного применения электричества изучалось воздействие электрического тока на человека и последствия этого воздействия.

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает термическое, химическое, механическое и биологическое воздействие на его организм:

термическое воздействие электрического тока ведет к опасным нагревам тканей и возникновению таких травм, как ожоги, электрические знаки, металлизация кожи;

химическое воздействие электрического тока приводит к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, изменению их химического состава, нарушению их физиологических функций. Результатом химических изменений в клетках организма при облучении их мощным потоком ультрафиолетовых лучей электрической дуги является воспаление радужных оболочек глаз (электроофтальмия);

механическое воздействие тока проявляется в расслоении мышц, разрыве сухожилий, вывихах суставов и других повреждений тканей организма в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц, вызванных протеканием тока;

биологическое воздействие тока выражается в раздражении живых тканей организма, рефлекторном возбуждении нервной системы и нарушении внутренних биоэлектрических процессов. В результате возникают электрический удар или электрический шок.

Возможные изменения в организме человека под действием электрического тока представлены в табл.1.

Электротравмы при прохождении электрического тока через организм человека или воздействии электрической дуги по признаку поражения делят на электрические удары и травмы. В первом случае поражается весь организм и особенно его внутренние органы. Во втором случае происходит местное поражение кожи, мышц и других частей тела. В настоящее время установлено, что наиболее уязвимым органом при прохождении тока через тело человека является сердце. При малых значениях тока может возникнуть фибрилляция (беспорядочное сокращение мышц) сердца. Поэтому особенно опасен для человека электрический удар, при котором нарушаются сердечная, дыхательная и мозговая деятельность.

Степень опасности воздействия тока на организм человека зависит от величины тока, длительности его воздействия, рода и частоты, электрического сопротивления тела человека, а также от напряжения и схемы включения тела в электрическую цепь.

Переменный ток с частотой 50 Гц более опасен по сравнению с токами иной частоты и постоянным током.

Величину электрического тока, которую начинает ощущать человек, называют пороговым ощутимым током (0,6-1,5 мА переменного тока частотой 50 Гц). При воздействии переменного тока силой 15мА у человека возникают судороги, в результате которых он не в состоянии отпустить находящийся у него в руке провод. В случае поражения силой 20 - 25 мА

Таблица 1.

Виды действия электрического тока	Виды электротравм	Клинические прявления действия электрического тока
Термическое Электролитическое Биологическое	Местные электротравмы	Электрический ожог (60-65% от всех электротравм)	Токовый ожог (контактный) Дуговой ожог	Ожоги I и II степени кожи в месте контакта тела с токоведущей частью. Возникают при электроустановках напряжением не выше 1-2 кВ. Ожоги кожи Ш- IV степени; могут быть обширные ожоги с выгоранием ткани на большую глубину. Возникают при электрической дуге в сетях с напряжением выше 1-2 кВ
		Электрические знаки; знаки тока; электрические метки (19-21% от всех электротравм)	Появление пятен серого или желто-серого цвета на коже в месте прикосновения к токоведущим частям; иногда электрические знаки имеют вид царапин, порезов, бородавок, мозолей
		Металлизация кожи (у 10% пострадавших).	Проникновение металлических включений в кожу в местах контакта с электрической дугой, сопровождающееся болью за счет ожога и напряжением кожного покрова.
		Электроофтальмия (у 1-2% пострадавших)	Воспаление слизистых оболочек глаз, вызываемое ультрафиолетовым излучением при возникновении электрической дуги; проявляется через 2-6 часов после воздействия и сопровождается слезотечением, светобоязнью, частичным ослеплением.
		Механические повреждения (редко)	Разрывы кожи, сосудов, нервных волокон, вывихи вследствие непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока
	Электрический удар	I степень II степень Ш степень	Судорожное сокращение мышц без потери сознания. Судорожное сокращение мышц с потерей сознания. Сохранено дыхание и работа сердца. Потеря сознания; нарушена деятельность сердца либо дыхания
		IV степень	Клиническая смерть; отсутствие дыхания и работы сердца; зрачки расширены, не реагируют на свет.	Прекращена работа сердца (прямое действие тока на мышцу сердца), фибрилляция мышцы сердца (совпадение действия тока с Т-фазой работы сердца) . Прекращение дыхания, паралич (прямое или рефлекторное действие тока на мышцы грудной клетки) Электрический шок ( тяжелая нервно-рефлекторная реакция, сопровождающаяся расстройством кровообращения, дыхания, обмена веществ).

Действие электрического тока на организм человека наступает остановка дыхания. Из-за спазмы голосовых связок пострадавший не может крикнуть и позвать на помощь. Если действие тока не прекращается, то через несколько минут происходит остановка сердца и наступает смерть. В легких случаях общие проявления могут быть в виде обмороков, головокружения, общей слабости, тяжелого нервного потрясения.

Экспериментальные исследования (Charles F. Dalziel) зависимости «отпускающего тока» от индивидуальных качеств человека представлены на рис. 1. Кривая 1 характеризует экспериментальные данные для группы из 28 испытуемых женщин - среднее значение тока 10,5 мА, кривая 2 - для группы из 134 мужчин - средне значение тока 16 мА.

Рис.1. Результаты экспериментального исследования зависимости значений «отпускающего тока» от индивидуальных качеств испытуемого (1- женщины, 2 - мужчины).

Наименьшую величину тока, при которой человек самостоятельно не может прервать контакт с токоведущими частями, называют порогом неотпускающего тока (10-15 мА).

Наименьший ток, при котором возникает фибрилляция сердца, называют пороговым фибрилляционным током (50-80мА). С увеличением времени прохождения электрического тока через организм человека возрастает опасность тяжелого поражения, иногда приводящая к смертельному исходу. На рис.2. представлена область предельно допустимых значений тока и длительность его протекания через человека с вероятностью 99,5% не вызывающих фибрилляцию сердца (А- область недопустимых значений).

Живая ткань тела человека обладает следующим удельным объемным сопротивлением при частоте тока 50 Гц: кожа сухая -- 3-10³...2-10⁴; кости--10⁴...2-10⁶; жировая ткань 30...60, мышечная ткань -2-3 и кровь -1-2 Ом•м. Анализ этих данных показывает, что основное сопротивление протеканию тока оказывает кожа человека.

Рис. 2. Графическая интерпретация зависимости предельно допустимого нефибриляционного тока (99,5%) от длительности протекания тока через тело человека (А- область недопустимых значений).

При неисправностях электрооборудования, нарушении правил эксплуатации может произойти загорание электроустановки, а загорании - привести к дополнительной опасности.

Электротравма возникает не только при непосредственном соприкосновении с источником тока, но и при дуговом контакте, когда человек находится вблизи установки с напряжением более 1000В, особенно в помещениях с высокой влажностью воздуха. Чем выше напряжение и продолжительнее действие, тем тяжелее поражения, вплоть до смертельного исхода.

Электрический ток вызывает в организме местные и общие изменения. Местные проявляются ожогами там, где были вход и выход электрического тока. В зависимости от его силы и напряжения, состояния человека (влажная кожа, утомление, истощение) возможны поражения различной тяжести - от потери чувствительности до глубоких ожогов. В тяжелых случаях кратерообразная рана может проникать до кости. При воздействии тока высокого напряжения возможны расслоения тканей, их разрыв, иногда полный отрыв конечности.

Местные повреждения молнией аналогичны воздействию электротока. На коже появляются пятна темно-синего цвета, напоминающие разветвление дерева ("знаки молнии"). Это связано с расширением кровеносных сосудов. Общее состояние в таких случаях, как правило, тяжелое. Может развиться паралич, немота, глухота, а также произойти остановка дыхания и сердца.

В общем случае по ГОСТ 12.1.019 степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей зависит от:

- рода и величины напряжения и тока;

- частоты электрического тока;

- пути тока через тело человека;

- продолжительности воздействия электрического тока или электромагнитного поля на организм человека;

- условий внешней среды.

2. Причины электротравматизма

Риск поражения человека электрическим током составляет 6•10^-6. Вероятность реализации этого события возрастает по нескольким основным причинам: неисправность, неправильное устройство или неправильная эксплуатация электрических сетей и электроустановок; допуск к работе с электроустановками необученного персонала.

Основные причины несчастных случаев от воздействия электрического тока следующие:

- случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

- появление напряжения на металлических частях конструкции электрооборудования из-за повреждения изоляции или других причин;

- появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди из-за ошибочного включения электроустановок;

- возникновение шагового напряжения на поверхности земли вследствие замыкания провода на землю.

Анализ опасности поражения людей электрическим током

В промышленности для электроснабжения применяют трехфазные четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 3.). Эта сеть позволяет питать силовые установки -- трехфазные с линейным напряжением U_л = 380В и однофазные например осветительные приборы с фазным напряжением U_ф = 220 В.

На примере этой сети дается анализ опасности поражения человека электрическим током. Электрический удар, который приводит к поражению человека, возникает при замыкании цепи через тело, т. е. В случае прикосновения человека к двум точкам электрической цепи, между которыми имеется напряжение.

В трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью возможно включение тела человека в электрическую цепь между двумя фазными проводами (рис. 3. б) и между одним фазным проводом и землей (рис. 3.,в). В первом случае прикосновение называется двухфазным, во втором -- однофазным прикосновением.

Рис.3. Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью.

При двухфазном прикосновении, по закону Ома, через человека пройдет ток (А), определяемый по следующей зависимости

где U_л. -- линейное напряжение, равное напряжению между фазными проводами, В;

U_ф. -- фазное напряжение, равное напряжению между началом и концом одной фазы, В;

R_h-- сопротивление тела человека, Ом.

Если рассматривать сети напряжением 380/220 В и принять R_h = 1000 Ом, то значение тока, проходящего через человека при двухфазном прикосновении, составит I_h = 0,38 А, что опасно для человека, так как вызывает при прохождение тока по пути «рука-рука» сильную боль в руках и области груди, затрудненное дыхание. При длительном протекании тока может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания. Опасность увеличивается еще и потому, что на пути тока, проходящего от одной руки к другой, находятся жизненно важные органы.

К двум фазам человек может прикоснуться, работая под напряжением на воздушных электрических линиях и на распределительных щитах, с электродвигателями и сварными трансформаторами, у которых не закрыты зажимы, а также при использовании неисправных средств защиты.

В схеме однофазного прикосновения в цепь трехфазного тока с глухозаземленной нейтралью (рис. 3., в) человек попадает под полное фазное напряжение. Ток, проходящий через его тело, по закону Ома, А,

где R_h =1000 Ом -- расчетное электрическое сопротивление человека; R_об приблизительно примем равным 45000 Ом -- сопротивление резиновой обуви; R_п приблизительно примем равным 100000 Ом -- сопротивление сухого деревянного пола; R₀ ?10 Ом -- сопротивление глухозаземленной нейтрали; U_ф =220 В -- фазное напряжение.

Если принять R_об = 0 и R_п = 0, то через человека пройдет ток, равный 0.218А, что превышает 0,1 А (смертельное для человека значение тока). Если же учесть сопротивление обуви и пола, то сила тока, проходящего через человека, не будет превышать 0,0015 А, т. е. поражение током исключается. Поэтому при однофазном прикосновении существенное значение имеет сопротивление обуви и пола. Для защиты персонала от поражения током применяют диэлектрические боты, галоши, диэлектрические коврики и перчатки.

Человек может оказаться под напряжением, попав в зону растекания тока в земле, при обрыве провода, наличии заземляющего устройства или ударе молнии истекании электрического разряда в землю (рис. 4.). Это напряжение называют напряжением шага, т. е. напряжением между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага человека.

Разность потенциалов точек земли, которых касаются ступни ног человека, составляет

где U₂ и U₁ -- потенциалы точек на поверхности земли, которых касаются ноги человека, В.

Рис. 4. Напряжение шага

Наибольшее напряжение возникает в точке А замыкания тока на землю; оно снижается в точках В₁ и В₂ по уравнению гиперболы. На расстоянии 1 м от точки А напряжение шага составит примерно 0,5...0,7 от полного, а на расстоянии 20 м оно приближается к нулю. Поэтому вводится в -- коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой. Тогда U_m = U_з в , где U₃ -- напряжение на поверхности заземлителя.

Чем шире шаг, тем шаговое напряжение будет выше и может достигнуть опасной величины. Поэтому выходить из зоны растекания тока необходимо короткими шагами.

На рис. 5. показана схема заземления электроустановок 1 и 2. Если на электроустановке 2 случайное электрическое замыкание на корпус, т. е. случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки, то на заземлителе 4 и на присоединенных к нему металлических частях электроустановки 1 появится потенциал U₃.



Рис. 5. Напряжение прикосновения

На поверхности земли также будет потенциал, изменяющийся по кривой 3. В этом случае человек, прикасаясь к электроустановке 1, окажется под напряжением U_пр2, равным разности ординат AD и CD, являющейся только частью напряжения, т. е. того напряжения, под которым находится человек, прикоснувшийся к электроустановке 2.

Если человек будет находиться в точке О над заземлителем, то напряжение прикосновения будет равно нулю. В общем виде напряжение прикосновения в поле растекания заземлителя

где б₁ -- коэффициент напряжения прикосновения; а б₂ -- коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях цепи человека.

Под напряжением прикосновения имеется в виду напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

3. Методы и средства обеспечения электробезопасности

Электробезопасность в соответствии с ГОСТ 12.1.019. должна обеспечиваться:

- безопасной конструкцией электроустановок;

- техническими способами и средствами защиты;

- организационными и техническими мероприятиями.

Обеспечение электробезопасности техническими способами и средствами предусматривает: защиту от случайного прикосновения к токоведущим частям и защиту от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции. Для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям необходимо применять следующие способы и средства: защитные оболочки; защитные ограждения (временные или стационарные); безопасное расположение токоведущих частей; изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная); изоляция рабочего места; малое напряжение; защитное отключение; предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, применяют следующие способы: защитное заземление; зануление; выравнивание потенциала; система защитных проводов; защитное отключение; изоляция нетоковедущих частей; электрическое разделение сети; малое напряжение; контроль изоляции; компенсация токов замыкания на землю; средства индивидуальной защиты.

Рассмотрим более подробно некоторые технические средства защиты от поражения электрическим током.

Применение малого напряжения. В целях уменьшения опасности поражения электрическим током применяют номинальное напряжение -- не более 42 В, например, для питания ручных переносных ламп и светильников местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также для питания электрифицированных ручных машин в особо опасных помещениях. При особо неблагоприятных условиях (сырые участки траншей, шахты, колодцы и т. п.) для питания ручных переносных ламп нужно применять напряжение 12 В. Ток малого напряжения получают от понижающих трансформаторов. Защита от случайного перехода высокого напряжения (380, 220 и 127 В) на обмотку низкого напряжения (42 или 12 В) осуществляется путем заземления вторичной обмотки и корпуса понижающего трансформатора.

Электрическая изоляция токоведущих частей. С течением времени в условиях химически активной среды или в других неблагоприятных условиях эксплуатации электроизоляционные свойства изоляции снижаются, поэтому сопротивление ее необходимо периодически контролировать.

Изоляцию подразделяют на рабочую (обеспечивает нормальную работу электроустановки и защиту от поражения электрическим током); дополнительную (дополнительную к рабочей на случай повреждения рабочей изоляции); усиленную (улучшенную рабочую изоляцию); двойную (состоящую из рабочей и дополнительной изоляции).

Оградительные устройства. Устройства, предотвращающие прикосновение или приближение на опасные расстояния к токоведущим частям в случаях, когда провода или токоведущие части электрооборудования не могут иметь изоляции (например, троллейные провода), размещают на расстоянии, недоступном для соприкосновения с ними человека (например, вверху); применяют также защитные ограждения, изготовленные из трудногорючих или негорючих материалов.

В общем случае ограждения и оболочки предназначены для предотвращения любого прикосновения к токоведущим частям электроустановки (ГОСТ Р 50571. 3-94) Если необходимо снять ограждение или вскрыть оболочку или ее части, это может быть сделано только:

- с помощью ключа или специального инструмента или

- после обесточивания токоведущих частей, защищенных этими ограждениями или оболочками и т.д.



электрический ток заземляющий проводник

Защита путем размещения вне зоны досягаемости предназначена только для предотвращения непреднамеренных прикосновений к токоведущим частям. Части электроустановки с разными потенциалами, доступные одновременному прикосновению, не должны находиться внутри зоны досягаемости. Две части считаются доступными одновременному прикосновению если они находятся на расстоянии не более 25 м друг от друга.

Предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности. Звуковой сигнал и красный свет лампы предупреждают о появлении опасности, например напряжения в электроустановках, зеленый свет оповещает о снятии этого напряжения.

Предупредительные плакаты, вывешиваемые на видных местах, подразделяют на предостерегающие или предупреждающие об опасности (например, «Стой, опасно для жизни»). Запрещающие плакаты предназначены для запрещения оперирования коммутационными аппаратами (например, «Не включать-- работают люди», «Не включать -- работа на линии»). Есть плакаты, напоминающие о каких-либо принятых мерах (например, «Заземлено»).

Для исключения ошибочных соединений и лучшей ориентации в электрических цепях электроустановок провода, шины и кабели имеют маркировку в виде цифровых и буквенных обозначений и отличительную окраску. Блокирующие устройства защищают от электротравматизма путем автоматического разрыва электрической цепи перед тем, как рабочий может оказаться под напряжением. Так, при снятии защитного ограждения или открывании дверец установки, находящейся под напряжением, контакты разъединяются, отключая установку.

Средства защиты и предохранительные приспособления предназначены для защиты персонала от электротравм при работе на электроустановках. Защитные средства подразделяют на вспомогательные (очки, противогазы), ограждающие (временные переносные заземлители, щиты, изолирующие накладки) и изолирующие, которые, в свою очередь, подразделяют на основные и дополнительные. Основные защитные средства способны длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и ими можно прикасаться к токоведущим частям оборудования. При напряжении в установках более 1000 В в качестве защитных средств применяют изолирующие штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи и указатели напряжения.

Если работы выполняют под напряжением в установках до 1000 В, кроме штанг и клещей используют диэлектрические перчатки, рукавицы и монтерский электроинструмент с изолированными ручками.

Дополнительные защитные средства применяют при использовании основных средств для усиления их изолирующих свойств. К таким защитным средствам при работе под напряжением более 1000 В относят диэлектрические перчатки, боты, ковры и изолирующие подставки. В установках под напряжением до 1000 В дополнительными защитными средствами являются диэлектрические ковры и галоши, а также изолирующие подставки.

Предохранительными приспособлениями являются предохранительные пояса, монтерские когти, лестницы.

Компенсация токов замыкания на землю. В данном случае между нейтралью и землей включают компенсационную катушку. Этот вид защиты применяют одновременно с защитным заземлением или отключением.

Выравнивание потенциалов -- метод снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым можно одновременно прикасаться или на которых может одновременно стоять человек. Практически для этого устраивают контурное заземление, т. е. располагают заземлители по контуру вокруг заземленного оборудования.

Электрическое разделение сетей -- разделение их на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора. Такой трансформатор предназначен для отделения приемника энергии от первичной электрической сети и сети заземления. Безопасность заключается в том, что сети большой протяженности имеют большую емкость относительно земли и небольшие сопротивления изоляции. В этом случае человек, прикоснувшийся к токоведущим частям, попадает под действие фазного напряжения.

Защитное заземление -- устранение опасности поражения человека током в случае прикосновения его к нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением.

Защитное заземление -- это преднамеренное электрическое соединение с землей (или ее эквивалентом) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Рис.7. Принципиальная схема действия защитного заземления.

Принцип действия защитного заземления основан на снижении до безопасных значений напряжений шага, обусловленных замыканием на корпус. Снижают напряжение путем уменьшения потенциала заземленного оборудования за счет уменьшения сопротивления заземления.

При замыкании фазы 1 (рис. 7) на корпус электроустановки человек, прикоснувшийся к этому корпусу, попадает под фазное напряжение, опасное для жизни. При наличии заземляющего устройства сопротивление тела человека и заземлителя включаются в параллельные ветви, и при неизменном общем токе, т. е. при токе короткого замыкания I₃ сила тока, проходящего через тело человека, будет равной Ih=I₃(R₃/Rh), а с учетом коэффициентов б₁ - коэффициент напряжения прикосновения и б₂ - коэффициент , учитывающий падение напряжении в дополнительных сопротивлениях цепи человека. Под напряжением прикосновения понимаем напряжение между двумя точками электрической цепи, которых одновременно касается человек.

Из этого равенства следует, что для уменьшения силы тока, проходящего через тело человека, необходимо уменьшить сопротивление заземлителя.

Для участка, к которому подключается человек, т. е. участок корпус -- земля как часть электрической цепи, применим закон Ома

где U_K -- напряжение на корпусе, В; I₃ -- ток замыкания на землю, A; R₃ -- сопротивление заземлителя, Ом.

Отсюда следует, что уменьшить напряжение до безопасной величины на корпусе, к которому прикасается человек, можно путем уменьшения сопротивления участка корпус -- земля. Уменьшают сопротивление этого участка снижением сопротивления заземлителя R₃.

Исследованиями установлено, что безопасное напряжение на корпусе не должно превышать 40В. Принимая ток короткого замыкания в размере 10 А (практически он не превышает нескольких ампер) при напряжении в сети до 1000В, необходимое сопротивление заземлителя должно быть порядка 4 Ом.

Защитное заземление устраивают в трехфазных трехпроводных сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000В, а выше 1000 В -- с любым режимом нейтрали. Заземлению подлежат электроустановки напряжением выше 42 В переменного тока в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках.

В отличие от защитного заземления рабочее заземление предназначено для обеспечения нормальных режимов работы электроустановки.

Не заземляют электроустановки, работающие при напряжении 42 В и ниже переменного тока, за исключением взрывоопасных установок, электроприемники с двойной изоляцией, корпуса различных электроизмерительных приборов.

Заземлять необходимо следующие элементы электроустановок: корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников, переносных электроприемников, каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические оболочки кабелей и проводов, стальные трубы электропроводки и т. д.

Заземляющее устройство (рис. 7.) состоит из заземлителя 2, представляющего собой металлический проводник (один или несколько), находящийся в земле, и проводника 3, соединяющего заземляемые элементы электроустановки 1 с заземлителем 2.

В качестве заземлителей могут быть использованы находящиеся в соприкосновении с землей:

-- металлические стержни или трубы;

-- металлические полосы или проволока;

-- металлические плиты, пластины или листы;

-- фундаментные заземлители;

-- стальная арматура железобетона.

Эффективность заземлителя зависит от конкретных грунтовых условий, и поэтому в зависимости от этих условий и требуемого значения сопротивления растеканию должны быть выбраны количество и конструкция заземлителей. Значение сопротивления растеканию заземлителя может быть рассчитано или измерено. Наименьшие размеры заземляющих проводников, проложенных в земле представлены в табл. 2.

Таблица 2. Наименьшие размеры заземляющих проводников

Заземляющие проводники	Сечение, мм2
Защищенные от коррозии:
--имеющие механическую защиту	Рассчитываются или выбираются согласно требованиям ГОСТ Р 50571.10-96
--не имеющие механической защиты	16 по меди и стали
Не защищенные от коррозии и не имеющие механической защиты	25 по меди, 50 по стали

Заземление стационарного оборудования. Оборудование 1, установленное в помещении 5, заземляют по схеме, показанной на рис. 8. Это оборудование соединяют с внутренним заземляющим контуром 7 из стальной полосы сечением не менее 48 мм² с помощью заземляющего проводника 2 сечением не менее 24 мм².

Внутренний заземляющий контур проводниками 3 соединяют с наружным контуром, состоящим из труб 6 (или стержней) и заземляющего магистрального проводника 4 между ними. Наружный заземляющий контур может иметь вид треугольника 5.

Заземление электроустановок напряжением более 1000 В. Передвижные строительные машины с электроприводом напряжением свыше 1000 В (например, экскаватор)

Рис. 8. Схема заземления стационарного оборудования

Зануление -- превращение замыкания на корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает токовая защита и отключает поврежденный участок.

Зануление, как и защитное заземление, защищает человека от поражения электрическим током при появлении на корпусе опасного напряжения.

Защиту занулением применяют в трехфазных четырехпроводных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000В. В строительстве и промышленности эти сети имеют напряжение 380/220 и 220/127 В, а иногда 660/380 В. Кроме того, зануляют однофазные сети переменного тока с заземленным выводом. Зануление (рис. 9.) есть преднамеренное электрическое соединение 1 с нулевым защитным проводником 2 металлических нетоковедущих частей установки 7, которые могут оказаться под напряжением 6.

Действие защиты занулением основано на том, что при появлении на металлических частях электроустановки 7 опасного напряжения, в результате замыкания на корпус, возникает короткое замыкание между фазным 3 и нулевым защитным 2 проводниками. Возникшее короткое замыкание 4 приводит к появлению большого тока. Этот ток в свою очередь приводит к срабатыванию токовую защиту 5 ( для нее он является максимальным током) и тем самым автоматически отключается от электросети электроустановка 7. За время от замыкания на корпус и до отключения электроустановки от сети (т. е. в аварийный период) безопасность от поражения током обеспечивается заземляющим устройством 8 с сопротивлением Ro, которое действует как защитное.

Автоматической защитой 5 могут служить плавкие предохранители, автоматы и устройства защитного отключения, магнитные пускатели и др., срабатывающие в доли секунды.

Рис 9. Принципиальная схема действия защитного зануления.

Повторное заземление R_n нулевого провода защищает человека от поражения током в случае замыкания фазы на корпус и одновременного обрыва нулевого провода. Такое заземление устраивают через каждые 250 м, а также на концах линий и ответвлений длиной более 200 м. Сопротивление каждого из повторных заземлений принимают не более 10 Ом.

Защитное отключение -- быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.

В настоящее время внедрение устройств защитного отключения (УЗО) ведется весьма интенсивно. Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов, самого различного назначения. Затраты на установку УЗО несоизмеримо меньше возможного ущерба (гибели и травм человека, пожары и их последствия) произошедшего из-за неисправностей электропроводки и электрооборудования. Исключение составляют электроустановки, не допускающие по технологическим причинам перерыва в электроснабжении. В таких установках для защиты человека от поражения электротоком целесообразно применять другие электрозащитные меры (контроль изоляции, разделительные трансформаторы и др.). УЗО является надежной защитой от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

В основе действия защитного отключения лежит принцип ограничения продолжительности протекания тока через тело человека (за счет быстрого отключения) при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. На рис. 10. представлены области физиологического действия переменного электрического тока и времятоковые характеристики УЗО.

Рис 10. График областей физиологического действия на человека переменного тока (50-60 Гц) и времятоковые характеристики УЗО:

1 - неотпускающие токи;

2 - ощутимые токи, но не вызывающие физиологических нарушений;

3 - ощутимые токи, но не вызывающие фибрилляции сердца;

4 - ощутимые токи, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность < 5%);

5 - ощутимые токи, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность < 50%);

6 - ощутимые токи, вызывающие опасность фибрилляции сердца (вероятность > 50%);

А - () и В () - времятоковые характеристики УЗО.

Действие защитного отключения основано на том, что при возникновении в электроустановке опасности поражения человека током установка автоматически отключается от сети за время, неопасное для человека. Такая опасность для человека может возникнуть при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением, замыкании фазы на корпус электроустановки, при снижении уровня сопротивления изоляции.

Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 4.51. В абсолютном большинстве УЗО в качестве датчика дифференциального тока используются трансформаторы тока 1. В нормальном режиме при отсутствии дифференциального (тока утечки) в силовой цепи протекает рабочий ток нагрузки, пусковой орган 2 находится в состоянии покоя. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или корпусу электроустановки R_н по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I₁ протекает дополнительный ток утечки I_?. Если этот ток превышает установленное значение, срабатывает пусковой орган 2 и воздействует на исполнительный механизм 3. Исполнительный механизм, состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая установка обесточивается.

Рис. 11. Принцип действия УЗО.

4. Организация безопасной эксплуатации электроустановок

Устройство и эксплуатацию электрических установок и отдельных видов электрооборудования необходимо осуществлять в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), подготовленные Главгосэнергонадзором, России, Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок и др.

Для непосредственного выполнения функций по организации эксплуатации электроустановок в соответствии с требованиями действующих нормативных актов должен быть приказом по организации назначен специалист, ответственный за электрохозяйство, а также работник, его замещающий.

Приказ или распоряжение о назначении ответственного за электрохозяйство и работника, замещающего его в период длительного отсутствия (отпуск, командировка, болезнь), издается после проверки знаний ими требований соответствующих нормативных актов и присвоения соответствующей группы по электробезопасности (IV -в электроустановках напряжением до 1 000 В).

Персонал, обслуживающий электроустановки, должен пройти проверку знаний действующих нормативных, технических документов (правил и инструкций по эксплуатации, пожарной безопасности, пользованию защитными средствами, устройства электроустановок) в пределах требований, предъявляемых к соответствующей должности или профессии, и иметь соответствующую группу по электробезопасности.

Шины и провода защитного заземления (зануления) должны быть доступными для осмотра и окрашены в черный цвет.

Во всех защитных устройствах устанавливаются только калиброванные предохранители.

Конкретные сроки и объемы испытаний, а также измерений параметров электрооборудования электроустановок определяет ответственный за электрохозяйство в соответствии с требованиями, действующих нормативных актов, ведомственной или местной системы планово-предупредительного ремонта (ППР), в соответствии с типовыми и заводскими инструкциями в зависимости от местных условий и состояния установок.

Проверка состояния элементов заземляющего устройства электроустановок и определение сопротивления заземляющего

устройства должны проводиться не реже 1 раза в 3 года, и не реже 1 раза в 12 лет должна быть проведена выборочная проверка осмотром со вскрытием грунта элементов заземлителя, находящихся в земле.

Измерения напряжения прикосновения должны проводиться после монтажа, переустройства и капитального ремонта заземляющего устройства, но не реже 1 раза в 6 лет.

Силовые и осветительные установки должны подвергаться внешнему осмотру не реже 1 раза в год. Измерение сопротивления изоляции электропроводок производится не реже 1 раза в 3 года, а в особо сырых и жарких помещениях, в наружных установках, а также в помещениях с химически активной средой не реже 1 раза в год.

Измерение сопротивления изоляции электросварочных установок должно проводится после длительного перерыва в их работе, перестановки оборудования, но не реже 1 раза в 6 мес.

Во взрывоопасных зонах в электроустановках напряжением до 1 000 В с глухозаземленной нейтралью при капитальном, текущем ремонтах и межремонтных испытаниях, но не реже 1 раза в 2 года, должно измеряться полное сопротивление петли фаза-нуль.

Все электрические машины, аппараты, а также другое электрооборудование и электропроводки во взрывоопасных зонах должны периодически, в сроки, определяемые местными условиями, но не реже 1 раза в 3 мес., подвергаться наружному осмотру. Осмотр должен проводить ответственный за электрохозяйство. Результаты осмотра заносятся в оперативный или специальный журнал.

Неисправности, способные вызвать искрение, короткое замыкание, нагревание проводов и т. п., а также провисание электропроводов, соприкосновение их между собой или с элементами здания и различными предметами должны немедленно устраняться.

Оборудование должно устанавливаться так, чтобы на электродвигатель не попадали стружка, вода, масло, эмульсия и т. п.

В помещениях для регенерации масла, зарядки аккумуляторных батарей, ацетиленовых генераторов, обслуживания и ремонта газобаллонных автомобилей, проведения краскоприготовительных и окрасочных работ силовое и осветительное оборудование и электропроводка должны быть во взрывозащищенном исполнении.

В цехах, где возможно выделение пыли, должны применяться выключатели, рубильники, предохранители и т. п., закрытые плотными кожухами из негорючих материалов.

Не допускается:

- применять рубильники открытого типа или рубильники с кожухами, имеющими щель для рукоятки;

- устанавливать выключатели, рубильники, предохранители, распределительные щиты и другое оборудование, способные дать искру в помещениях, где находятся легковоспламеняющиеся, горючие и взрывоопасные вещества;

- применять самодельные предохранители;

- последовательно включать в заземляющий или нулевой защитный проводник части электроустановок, так как при этом увеличивается сопротивление заземления и может быть отключена заземляющая сеть при ремонте одной единицы оборудования. Остальное оборудование, включенное в данную заземляющую сеть, остается без защиты. Заземление должно быть только параллельным;

- в электросети с заземленной нейтралью заземлять корпус электроприемника без его соединения с нейтралью.

Для защиты от поражения электрическим током применяются дополнительные средства защиты: диэлектрические коврики, инструменты с изолирующими рукоятками, перчатки, калоши.

5. Статическое электричество

Электростатические заряды возникают на поверхностях некоторых материалов в результате сложного процесса контактной электризации.

Статическая электризация может наблюдаться во время следующих технологических процессов:

при переливе жидкостей (этилового эфира, бензина, толуола, метилового спирта и др.) в незаземленные резервуары;

во время протекания жидкостей по трубам, изолированным от земли, (с увеличением скорости истечения жидкости величина заряда и его мощность увеличиваются);

при перевозке жидкостей в незаземленных цистернах;

при движении пылевоздушной смеси в незаземленных трубах и аппаратах (в пневмотранспорте, при размоле, просеивании);

в процессе перемешивания веществ в смесителях;

при механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную;

во время трения трансмиссионных ремней (прорезиненных и кожаных диэлектриков) о шкивы;

от трения диэлектриков между собой и др.

Физиологическое действие статического электричества зависит от освободившейся энергии и может ощущаться в виде слабого, умеренного и сильного разряда. Такие разряды не опасны, но могут вызывать нежелательные болевые и нервные ощущения и быть причиной непроизвольного резкого движения. Это в свою очередь может привести к травматизму.

Искровые разряды статического электричества при несоблюдении установленных правил могут явиться причиной воспламенения горючих веществ и взрывов. Статическое электричество может нарушать технологические процессы, создавая помехи в работе электронных приборов автоматики и телемеханики.

В связи с развитием производств органического синтеза (синтетическое волокно, синтетические смолы, спирты, каучуки, пластмассы) и широкого использования диэлектрических материалов промышленности защита от статического электричества приобретает большое значение.

Устранение опасности возникновения электростатических зарядов достигается следующими основными мероприятиями:

- изменение технологических процессов;

- заземление производственного оборудования и емкостей для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей;

- уменьшения удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления обрабатываемых материалов посредством увеличения влажности воздуха или применения антистатических примесей;

- ионизация воздуха.

Для заземления от статического электричества используют имеющиеся системы заземления производственного оборудования. В случае отсутствия такого заземления устраивают отдельный контур. Сопротивление растеканию тока в заземляющем устройстве, предназначенном для защиты от статического электричества, допускается до 100 Ом.

В тех случаях, когда заземление является недостаточным условием защиты от статического электричества, параллельно с заземлением принимают меры для уменьшения удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления обрабатываемых материалов. С целью уменьшения удельного поверхностного сопротивления диэлектрических сред рекомендуется применение общего и местного увлажнения воздуха в опасных местах помещения до 70 % относительной влажности (если это допустимо по условиям производства). При относительной влажности порядка 85% и более электростатические заряды практически не возникают.

Если по условиям производства недопустимо повышение влажности, то для уменьшения удельного поверхностного электрического сопротивления рекомендуется применение поверхностно-активных, антистатических покрытий (смазки).

Одним из эффективных методов защиты от статического электричества является также защита посредством ионизации воздуха. С этой целью в местах усиленной генерации зарядов статического электричества устанавливаются генераторы (нейтрализаторы), способствующие безискровому снятию статического заряда за счет ионной проводимости воздуха. В этих случаях можно применять нейтрализаторы различных конструкций: индукционные, высоковольтные, высокочастотные, радиоизотопные или термоионизаторы. Во взрывоопасных цехах, разрешается устанавливать нейтрализаторы статического электричества только во взрывозащищенном исполнении.

6.Молниезащита

Атмосферное статическое электричество может порождать грозовые разряды (молнии). Разность потенциалов между поверхностью земли и атмосферой при грозе может составлять от 100 млн. до 1 млрд. В, скорость молнии порядка 100 000 км/с, а сила тока в ней 180 000 А.

В канале молнии температура достигает 20000°С . Ежегодно на земном шаре бывает до 44 000 гроз, т.е. каждую секунду на небосклоне около 100 молний. В среднем на 1 км² поверхности земли приходится в год 2--4 грозовых разряда.

Грозовые разряды, поражающие наземные объекты, проявляются в виде:

- прямого удара молнии (непосредственный контакт молнии с объектом, сопровождающийся протеканием через него тока молнии);

- вторичных проявлений молнии - электрической индукции (наведение потенциалов на наземных предметах в результате изменений электрического поля грозового облака, что сопряжено с опасностью появления искрения между металлическими элементами конструкций и оборудования) и электромагнитной индукции (наведение потенциалов в незамкнутых металлических контурах в результате быстрых изменений тока молнии, создающее опасность искрения в местах сближения этих контуров);

- заноса высоких потенциалов (перенесение наведенных молнией высоких электрических потенциалов в защищаемое здание по трубопроводам, электрическим кабелям и другим металлоконструкциям).

Обеспечение безопасности промышленных зданий обеспечивается молниезащитой. Под молниезащитой понимают комплекс защитных устройств и мероприятий, применяемых в промышленных и прочих сооружениях, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий и оборудования от разрушений, аварий, пожаров при воздействии молнии.

Для зданий и сооружений, не связанных с хранением и производством взрывчатых веществ, расчет и проектирование молниезащиты выполняется в соответствии с «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122-87.

Здания и сооружения в зависимости от и назначения, интенсивности грозовой деятельности и ожидаемого количества поражений молнией в год должны иметь молниезащиту, которая по степени защиты подразделяется на три категории.

Ожидаемое годовое число поражений молнией прямоугольных зданий и сооружений определяется выражением:

,

а для сосредоточенных зданий и сооружений (башен, вышек и т.д.):

.

В этих формулах b и L -ширина и длина зданий, м; h_x - наибольшая высота здания или сооружения, м; n - среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности в месте расположения зданий или сооружений.

Здания и сооружения, отнесенные к Й и II категориям молниезащиты, защищаются от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические коммуникации. Здания и сооружения, отнесенные к Ш категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.

Для создания зон защиты зданий и сооружений могут быть применены одиночный стержневой молниеотвод; двойной стержневой молниеотвод; многократный стержневой молниеотвод; одиночный или двойной тросовый молниеотвод. На рис. 12.-14. приведены конфигурации и размеры зон защиты одиночного стержневого, двойного стержневого и тросового молниеотводов.

Молниеотводы характеризуются зоной защиты, которая определяется как часть пространства, защищенного от удара молнии с определенной степенью надежности. Любой молниеотвод состоит из молниеприемника, токовода и заземлителя.

Рис.12. Одиночный стержневой молниеотвод.



Рис. 13. Двойной стержневой молниеотвод.

Рис.14. Тросовый молниеотвод.

Заземлители молниезащитного устройства рассчитываются аналогично заземлителям электроустановок. Заземление молниезащитного устройства от прямых ударов молнии оказывает им импульсное сопротивление, т.е. сопротивление растеканию тока молнии R_и. Оно отличается от сопротивления растекания токов промышленной частоты. Сопротивление растеканию тока молнии заземлителя должно быть меньше сопротивления заземлителей ближайших объектов. В противном случае разряд уйдет от молниеотвода.

Список литературы

1. Кузнецов Ю.М. Охрана труда на автотранспортных предприятиях: Учебник. М.: Транспорт 1990-288с.

2. Кузнецов Ю.М. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта.- М.:Транспорта,1986.-272 с.

3. Кузнецов Ю.М. Безопасность жизнедеятельности. Отопление и вентиляция на автомобильном транспорте: Учеб. пособие.-М.: МАДИ, 2000-40 с.

4. Кузнецов Ю.М. Безопасность жизнедеятельности. Электробезопасность: Учеб. пособие.- М.: МАДИ, 2003-32 с.

Размещено на Allbest.ru